基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域稳态模型

宋晨辉; 肖峻; 秋泽楷; 焦衡; 屈玉清

doi:10.7500/AEPS20210909003

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基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域稳态模型

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域稳态模型
- Steady State Model of Security Region for Natural Gas Network Based on Unified Modeling Method of Heterogeneous Energy
- 电力系统自动化 2022年46卷第19期页码：13-22
- 作者机构：
  
  智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072
- 作者简介：
  
  宋晨辉(1993—)，男，博士研究生，主要研究方向：综合能源系统安全分析。E-mail：songchenhui66399@163.com
  肖峻(1971—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：配电系统/综合能源系统的安全分析与规划。E-mail：xiaojun@tju.edu.cn
  秋泽楷(1997—)，男，硕士研究生，主要研究方向：配电网规划。E-mail：qzk@tju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(51877144)
- DOI：10.7500/AEPS20210909003
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-09-09，
  
  修回日期：2022-01-14，
  
  网络出版日期：2022-03-28，
  
  纸质出版日期：2022-10-10
- 稿件说明：
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宋晨辉,肖峻,秋泽楷等.基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域稳态模型[J].电力系统自动化,2022,46(19):13-22.

SONG Chenhui,XIAO Jun,QIU Zekai,et al.Steady State Model of Security Region for Natural Gas Network Based on Unified Modeling Method of Heterogeneous Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):13-22.
宋晨辉,肖峻,秋泽楷等.基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域稳态模型[J].电力系统自动化,2022,46(19):13-22. DOI： 10.7500/AEPS20210909003.

SONG Chenhui,XIAO Jun,QIU Zekai,et al.Steady State Model of Security Region for Natural Gas Network Based on Unified Modeling Method of Heterogeneous Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(19):13-22. DOI： 10.7500/AEPS20210909003.

摘要

针对综合能源系统中的天然气网安全分析，提出了基于异质能源统一建模方法的天然气网安全域模型。首先，给出了天然气网安全域的基础概念。其次，介绍了异质能源网络综合分析的统一建模方法，在天然气网中表现为气路模型；因此先建立稳态气路模型，在此基础上再建立基于气路的天然气网安全域稳态模型，该模型在安全域方法上实现了天然气网和电力网的数学形式统一。再次，提出了模型的全维求解与降维观测方法。最后，采用经典5节点算例和比利时管网实际算例进行验证，与传统基于管道压降方程的安全域模型对比表明：所提模型方法在保证正确性与精确性的前提下显著提高了计算效率，将为后续综合能源系统安全域的统一建模与分析奠定基础。

Abstract

Aiming at the security analysis of natural gas network in the integrated energy system (IES)

a security region model of natural gas network is proposed

which is based on the unified modeling method of heterogeneous energy. Firstly

the basic concepts about the security region of natural gas network are presented. Secondly

the unified modeling method

which is suitable for the comprehensive analysis of heterogeneous energy networks

is introduced. It is shown as the gas circuit model in the natural gas network. Therefore

the steady-state model of gas circuit is established first

and the steady-state model of security region based on the gas circuit is established further

which means the mathematical form of natural gas network and electric power network is unified in the security region. Thirdly

the methods of full-dimension calculation and reduced-dimension observation of the above model are proposed. Finally

verification is carried out on a typical 5-bus case and an actual Belgium gas network system. Compared with the traditional security region model based on the pressure drop equations

the proposed model and method can significantly improve the calculation efficiency on the premise of correctness and accuracy

which lays the foundation for the subsequent general modeling and analysis of the security region of the integrated energy system.

关键词

Keywords

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