(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210736523.7 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 国网 （苏州） 城市能源研究院有限责 任公司 地址 215163 江苏省苏州市高新区科技城 学森路9号1号楼 (72)发明人 王盛　史文博　陈光　邹风华　 王林钰　马亚辉　江海燕　陈浩　 陈爱康　 (74)专利代理 机构 苏州市中南伟业知识产权代 理事务所(普通 合伙) 32257 专利代理师 吴竹慧 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H02J 3/06(2006.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优 化潮流计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑氢能注入下的电力天 然气系统联合优化潮流计算方法， 包括： 构建考 虑氢能注入 下的天然气系统模型， 系统模型包括 天然气负荷模型、 天然气气源模型、 天然气管道 内的稳态潮流模 型、 天然气节 点能量守恒模型和 天然气混合模型； 建立耦合元件模型， 耦合元件 模型包括电转气设施模型和燃气机组模型； 建立 电力系统模型； 基于天然气系统模型、 耦合元件 模型和电力系统模型， 构建考虑氢能注入下的稳 态电力天然气联合优化模型； 对考虑氢能注入下 的稳态电力天然气联合优化模型进行求解， 获得 电力天然气系统的优化控制策略及运行状态。 其 能够用于计算考虑氢能注入下的电力天然气系 统联合系统优化控制策略和运行状态， 为确保其 安全运行提供支撑 。 权利要求书4页 说明书12页 附图1页 CN 115017723 A 2022.09.06 CN 115017723 A 1.一种考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优化潮流计算方法， 其特 征在于， 包括： 构建考虑氢能注入下的天然气系统模型， 所述系统模型包括天然气负荷模型、 天然气 气源模型、 天然气管道内的稳态潮流模型、 天然气节点能量守恒模型和天然气混合模型； 建立耦合元件 模型， 所述耦合元件 模型包括电转气设施模型和燃气机组模型； 建立电力系统模型； 基于天然气系统模型、 耦合元件模型和电力系统模型， 构建考虑氢能注入下的稳态电 力天然气联合优化模型； 对所述考虑氢能注入下的稳态电力天然气联合优化模型进行求解， 获得电力天然气系 统的优化控制策略及运行状态。 2.根据权利要求1所述的考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优化潮流计算方法， 其特征在于， 所述天然气负荷模型为： 其中， 为由能量描述的天然气节点i上的天 然气负荷， 为天然气节点i上原本由流量速率描述的天然气负荷， GCVgas为天然气的总热 值。 3.根据权利要求1所述的考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优化潮流计算方法， 其特征在于， 所述天然气气源模型为： 其中， 为天然气节点i上由能量描述的天然气 供应。 为原天然气系统中 由流量速率描述的天然气节点i上的天然气供应， GCVis为节点i 的天然气源供应的天然气总热值。 4.根据权利要求1所述的考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优化潮流计算方法， 其特征在于， 所述天然气管道内的稳态潮流模型为 其中， qi,j 为天然气节点i和j之间的天然气管道的标况下的天然气流量速率， Rair为空气的气体 常数， TSTP和pSTP标况的温度和气压， pi为天然气节点i的气压， Di,j、 Fi,j、 Li,j分别为管道的直径、 范 宁系数和长度， Si,j为管道内气体的相对密度， T为天然气的温度， Zi,j为天然气的压缩系数。 5.根据权利要求1所述的考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优化潮流计算方法， 其特征在于， 所述天然气节点能量守恒模型和天然气混合模型为： 其中， 为链接天然气节点i的电力节点的集合， 为电力节点je上的电转气设施单位权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115017723 A 2时间所消耗的天然气对应的能量， 为电力节点je上的燃气机组的集合， 为电力节 点je上第jgfu个燃气机组的单位时间消耗的天然气所对应的能量， 为天然气潮流方向为 流入天然气节点i的天然气节点jin的集合， 为天然气潮流方向为流出天然气节点i的天 然气节点jout的集合， 和 分别为从天然气节点jin流至i和从i流至jout的天然气潮流 的能量， 和 分别为从天然气节 点jin流至i和从i流至jout的天然气潮流的流量速率， GCVi为天然气节点 i的总热值； 令天然气潮流 流向为从天然气节点 i至j， 则混合后的气体相对密度和总热值 为： 其中， Mgas、 Mhy和Mair分别为天然气、 氢气和空气的相对分子质量； 和 分别为氢气和天然气在天然气节点 i的占比： 其中， 为电力节点je的电转气设施的产量。 6.根据权利要求1所述的考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优化潮流计算方法， 其特征在于， 所述电转气设施模型包括： 电转气设施消耗电力来产生氢气， 电转气的转换关系为 其中， 和 分别为节点 i上的电转气设施的电力消耗功率和能量 转换效率； 所述燃气机组模型包括： 其中， 和 分别为节点i上燃气机组j的发电功率、 天然气消耗速率和能量 转换效率。 7.根据权利要求1所述的考虑氢能注入下的电力天然气系统联合优化潮流计算方法， 其特征在于， 所述电力系统模型根据直 流模型来建立： 权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115017723 A 3