一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估方法及系统与流程

本发明属于汽轮机技术、热力系统性能测试与能效分析，具体涉及一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估方法及系统。

背景技术：

1、区域供热系统因其热惯性，被视为支持电力系统灵活运行（尤其是消纳可再生能源）的重要资源。

2、现有研究在评估区域供热系统应对源侧热流波动的能力时，通常假设热源扰动服从理想的高斯分布（正态分布）。然而，实际运行中的扰动（如电网频率波动）往往具有非高斯性（如尖峰、厚尾或低峰度） 和时间相关性（如低频振荡）。

3、此外，传统的评估方法常基于单次随机模拟判断系统是否可行，结果对随机种子敏感，缺乏统计鲁棒性。因此，有必要基于实际数据构建更真实的随机扰动模型，并采用概率化判据提高热网热源波动可接受范围评估的鲁棒性和真实性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服传统热网稳定边界评估仅考虑供热平衡，忽略源侧供热机组参与电网调频的随机波动干扰的问题，提出了一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估方法及系统。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估方法，包括以下步骤：

4、对实测电网频率偏差数据进行预处理，得到干净频率偏差序列；

5、对干净频率偏差序列进行日间标准化处理，得到日间标准化残差序列；

6、采用移动块自助法对日间标准化残差序列进行分块、有放回抽样拼接与路径级重标准化，生成多条标准化扰动路径，构建标准化扰动库；

7、建立热源热流扰动的参数化描述模型，确定标准化扰动路径到热源热流扰动序列的映射关系；

8、构建热网动态仿真模型，针对每组热源热流扰动参数，从标准化扰动库中抽取多条标准化扰动路径，基于映射关系生成热源热流扰动序列并输入热网动态仿真模型进行仿真，得到各标准化扰动路径下的系统运行数据；

9、依据预设的系统运行约束条件与系统运行数据，判定各标准化扰动路径下的系统运行达标性，计算每组热源热流扰动参数下的系统达标概率；

10、基于每组热源热流扰动参数下的系统达标概率，根据预设的达标概率阈值，在热源热流扰动的参数空间中确定容许参数区域，提取容许参数区域的外包络线，得到热网稳定边界。

11、进一步地，对实测电网频率偏差数据进行预处理，具体为：

12、对实测电网频率偏差数据的时间戳进行时间轴审计，识别乱序样本、重复时间戳与缺失区间；

13、对实测电网频率偏差数据进行保守清洗，识别并剔除离群点与短时脉冲伪迹；

14、对时间轴审计与保守清洗识别得到的异常样本点位，以及缺失区间内的待填补点位采用线性插值进行填补，输出干净频率偏差序列。

15、进一步地，对干净频率偏差序列进行日间标准化处理，具体为：

16、将干净频率偏差序列按自然日进行分割，得到多组单日频率偏差序列；

17、分别计算每组单日频率偏差序列的均值与标准差，对每组单日频率偏差序列进行标准化变换；

18、将所有完成标准化变换的单日频率偏差序列按时间顺序拼接，得到日间标准化残差序列。

19、进一步地，采用移动块自助法构建标准化扰动库，具体为：

20、针对日间标准化残差序列优化确定分块长度，在日间标准化残差序列中滑动生成多组重叠数据块；

21、对所有重叠数据块进行有放回抽样，将抽样得到的数据块按抽取顺序拼接生成扰动路径；

22、对每条生成的扰动路径进行路径级重标准化处理，得到多条标准化扰动路径，组成标准化扰动库。

23、进一步地，热源热流扰动的参数化描述模型包括均值参数与方差参数；

24、映射关系为基于均值参数与方差参数，将标准化扰动路径转换为热源热流扰动序列。

25、进一步地，计算系统达标概率并提取外包络线，具体为：

26、针对每组热源热流扰动参数，抽取多条标准化扰动路径分别进行仿真，统计满足系统运行约束条件的路径数量，得到系统达标概率；

27、在热源热流扰动的参数空间内采用非均匀步进方式进行参数扫描，获取各均值参数水平下满足达标概率阈值的最大方差参数；

28、将各组均值参数与最大方差参数组成的点位按均值参数取值顺序依次连接，形成容许参数区域的外包络线。

29、进一步地，热网动态仿真模型由管道温度传递模型、换热器模型与用户侧室内温度模型耦合构成，仿真过程中基于预设的室内温度约束条件与供水温度约束条件判定系统运行达标性。

30、第二方面，本发明提供一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估系统，包括：

31、偏差数据预处理模块，用于对实测电网频率偏差数据进行预处理，得到干净频率偏差序列；

32、标准化处理模块，用于对干净频率偏差序列进行日间标准化处理，得到日间标准化残差序列；

33、扰动路径生成模块，用于采用移动块自助法对日间标准化残差序列进行分块、有放回抽样拼接与路径级重标准化，生成多条标准化扰动路径，构建标准化扰动库；

34、描述模型建立模块，用于建立热源热流扰动的参数化描述模型，确定标准化扰动路径到热源热流扰动序列的映射关系；

35、仿真模型构建模块，用于构建热网动态仿真模型，针对每组热源热流扰动参数，从标准化扰动库中抽取多条标准化扰动路径，基于映射关系生成热源热流扰动序列并输入热网动态仿真模型进行仿真，得到各标准化扰动路径下的系统运行数据；

36、达标概率计算模块，用于依据预设的系统运行约束条件与系统运行数据，判定各标准化扰动路径下的系统运行达标性，计算每组热源热流扰动参数下的系统达标概率；

37、外包络线提取模块，用于基于每组热源热流扰动参数下的系统达标概率，根据预设的达标概率阈值，在热源热流扰动的参数空间中确定容许参数区域，提取容许参数区域的外包络线，得到热网稳定边界。

38、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估方法。

39、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估方法。

40、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

41、本发明提出的一种考虑网频随机波动的热网稳定边界评估方法，基于实测电网频率偏差数据构建标准化扰动库，能够完整保留实际网频波动的非高斯分布特征与时间自相关特性，突破传统高斯分布假设的局限，使热源扰动模型更贴合电网调频的真实运行特性，有效提升热网稳定边界评估结果的真实性与准确度。通过移动块自助法生成标准化扰动路径，在保留原始数据日内波动规律的基础上实现扰动样本的扩展，为批量仿真评估提供可靠的数据支撑。采用参数化描述模型建立标准化扰动与热源热流扰动的映射关系，实现不同波动强度下热源扰动的统一量化描述。基于多路径仿真计算系统达标概率，以概率阈值判定容许运行区域，替代传统单路径判定方式，降低随机样本对评估结果的影响，增强边界评估结果的统计稳健性，最终提取的稳定边界可为电-热耦合系统的安全运行与调度优化提供量化参考依据。