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clear;
clc;
tic;
%%% 设置基准值
Hload_B=1;
%非线性,不要动了
Hm_B=1;
%
T_B=1;
CP_B=1;
HK_B=1;
G_B=1;
Gpi_B=1;
Kg_B=1;
%% 迭代参数设置
Elimit=1*10^-5;
Glimit=10;
Hlimit=1*10^-1;
Tmax=100;
%% CHP机组参数
% cm=823200;
cm=755528;
ne=0.0015;
%% 电网参数输入
mpc_E = loadcase('case_E.m');
E_nb = length(mpc_E.bus);
E_n_PQ = sum(mpc_E.bus(:,2) == 1); % PQ 节点个数
P=zeros(1,E_nb); %P,Q为原始数据,Pi,Qi为计算结果
Q=zeros(1,E_nb);
% U=ones(1,E_nb); %电压初始值由此确定
% theta=zeros(1,E_nb);
P(mpc_E.bus(:,1)) = - mpc_E.bus(:,3);
P(mpc_E.gen(:,1)) = mpc_E.gen(:,2);
Q(mpc_E.bus(:,1)) = - mpc_E.bus(:,4);
% U(mpc_E.gen(:,1)) = mpc_E.gen(:,6);
% theta(mpc_E.bus(mpc_E.bus(:,2) == 3,1)) = mpc_E.bus(mpc_E.bus(:,2) == 3,9);
theta = mpc_E.bus(:,9)';
P = P/mpc_E.baseMVA;
Q = Q/mpc_E.baseMVA;
% Y = makeYbus(mpc_E.baseMVA,mpc_E.bus,mpc_E.branch);
% G=real(Y); %电导矩阵
% B=imag(Y); %电纳矩阵
%% 热网参数输入
mpc_test=case_H();
H_nb = length(mpc_test.bus);
H_nl = length(mpc_test.branch);
hkk=0.2;%热传导系数
Cp=4200;%热媒的比热容
Cp1=4200;
% 原始算例
% hload=[50000,50000,50000,50000,100000,50000,10000,50000,80000,100000,50000,50000,1000000];
% 增加热功率
% hload=[50000,100000,50000,50000,100000,50000,10000,50000,80000,100000,50000,50000,1000000];
hload=[50000,50000,50000,50000,100000,50000,10000,50000,80000,100000,50000,50000,2000000];
hT0=[40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40];
HTssource=[100];
Hpipe = mpc_test.branch(:,1:4);
Hpipe(:,4) = Hpipe(:,4)*1e3;% 换算为mm
As1 = sparse(Hpipe(1:end,1),1:H_nl,-1,H_nb,H_nl) + sparse(Hpipe(1:end,2),1:H_nl,1,H_nb,H_nl);
As1(end,:) = []; % 删除最后一个还是删除热源??
% As1=[1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
% 0 1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
% 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0;
% 0 0 0 1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1;
% 0 0 0 0 1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0;
% 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0;
% 0 0 0 0 0 0 1 -1 -1 0 0 0 0 0;
% 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0;
% 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0 0 0 0;
% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 -1 0 0;
% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0;
% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -1 0;
% 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1];
Bh=[0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 -1];
[nh,mh]=size(As1);
sh=size(HTssource,2);
lh=size(hload,2);
for i=1:mh
HK(i)=1.222*10^-9*Hpipe(i,3)/((Hpipe(i,4)/1000)^4);
end
disp('管道摩擦系数矩阵:')
disp(HK);
%初始数据假设
% Hm=[2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2];
Hm=mpc_test.branch(:,5)';
disp('假设初始管道流量:');
disp(Hm);
HTsload=[100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100];
disp('假设初始负荷节点供热温度:');
disp(HTsload);
HTrload=[40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40];
disp('假设初始负荷节点回热温度:');
disp(HTrload);
HTs=[HTsload,HTssource];
HT0=hT0;
Hload=hload;
% hkk=0.2;%热传导系数
% Cp=4200/CP_B;%热媒的比热容
% Cp1=4200;
%
% % hload=[498120,498120,734617.8]/Xh;
% hload=[498120,498120,734617.8]/Hload_B;
% % hload=[498120,498120,1000000];
% % hload=[498.120,498.120 100];
% hT0=[40 40 40]/T_B;
% HTssource=[100]/T_B;
% Hpipe=[4 1 400 150;
% 1 2 400 150;
% 2 3 400 150;
% 4 3 1000 150];
% As=[1 -1 0 0;
% 0 1 -1 0;
% 0 0 1 1;
% -1 0 0 -1];
% As1=As(1:3,:);
% Bh=[1 1 1 -1];
% [nh,mh]=size(As);
% sh=size(HTssource,2);
% lh=size(hload,2);
% for i=1:mh
% HK(i)=1.222*10^-9*Hpipe(i,3)/((Hpipe(i,4)/1000)^4)*HK_B;
% end
% disp('管道摩擦系数矩阵:')
% disp(HK);
%
% %初始数据假设
% % Hm=[2.716 0.716 2.284];
% % Hm=[2.5 1 2.5];
% Hm=[2 2 2 2]/Hm_B;
% % Hm=[1 1 1 1]/Hm_B;
% disp('假设初始管道流量:');
% disp(Hm);
% HTsload=[100 100 100]/T_B;
% disp('假设初始负荷节点供热温度:');
% disp(HTsload);
% HTrload=[40 40 40]/T_B;
% disp('假设初始负荷节点回热温度:');
% disp(HTrload);
% HTs=[HTsload,HTssource];
% HT0=hT0;
% Hload=hload;
%%%%%%%%%%%耦合设备转换
hT0source=40/T_B;
% PG=Cp*(Hm(1)+Hm(4))*(HTssource-hT0source);
PG=Cp*Hm(1)*(HTssource-hT0source);
%% 气网参数输入
gas=gas_test();
G_nl = length(gas.branch);
G_nb = length(gas.bus);
%%已知气源压力与压缩机出口压力为5.000,
%输入天然气管道参数:I侧节点,J侧节点,长度/m,直径/mm,树枝1/连枝2/压缩机3
Gpipe = gas.branch;
%输入天然气系统负荷节点数据:节点,负荷/m3/h
Gload = [0 1100 1647.12 1871.35 2000]/G_B;
%天然气的节点-支路关联矩阵
Ag = sparse(Gpipe(1:end-1,1),1:G_nl-1,-1,G_nb,G_nl-1) + sparse(Gpipe(1:end-1,2),1:G_nl-1,1,G_nb,G_nl-1);
%
% index = (Gpipe(:,5)~=3);
% temp = sum(index);
% Ag = sparse(Gpipe(index,1),1:temp,-1,G_nb,temp) + sparse(Gpipe(index,2),1:temp,1,G_nb,temp);
%输入平衡节点气压 单位bar 负荷节点默认为0
Gp1=[5.000 5.000]/Gpi_B;
%天然气系统数据处理
zg = sum(Gpipe(:,5) == 3);
%计算管道常数
% Kr = 70840/Kg_B./sqrt(Gpipe(:,3))';
% disp('管道摩擦系数:');
% disp(Kr);
%计算迭代初始值,这部分再商量,先假设初值为下述:
Gpi=[4.4973 4.4839 4.4397 4.4394 4.4323]/Gpi_B;
Gpi=[Gp1,Gpi];
Gpi2=Gpi.^2;
disp('Gpi2:');
disp(Gpi2);
%% 计算不平衡量
% 计算电网不平衡量
% P(30)=PG/cm;
mpc_E.gen(mpc_E.gen(:,1)==30,2) = PG/cm*mpc_E.baseMVA; %CHP
Gload(3)=PG/(cm*ne);
% [dP,dQ,Pi,Qi]=EUnbalanced(E_nb,E_n_PQ,P,Q,U,G,B,theta);
%$%PQ%
[dP,dQ]=myEUnbalanced(mpc_E);
%计算气网不平衡量
[Gload,Gpi2,dpi2,Ag,Gpipe,Ag2,dGQ,dG] = GUnbalanced(0,Gpi2,Ag,Gpipe,G_nl,zg,0,Gload,gas);
% 计算热网不平衡量
[Cs,bs,Cr,br,hk,hT0source] = H_un(mh,lh,sh,hkk,Hpipe,HTs,Hm,hT0,HTrload,Cp1);
[dP_H,dp_H,dTs,dTr] = bupinghengliang(Cp,As1,Hm,hT0,Bh,HK,Cs,HTsload,bs,Cr,HTrload,br,Hload);
%整合为一整个不平衡量
dEGH=[dP';dQ';dP_H;dp_H;dTs;dTr;dG];
disp('整个的不平衡量:');
disp(dEGH);
%% 牛拉法大循环开始
for round=1:Tmax
fprintf('第%d次迭代\n',round);
%%%%%%%%%%%耦合设备转换
hT0source=40/T_B;
% PG=Cp*(Hm(1)+Hm(4))*(HTssource-hT0source);
PG=Cp*Hm(1)*(HTssource-hT0source);
% P(30)=(PG/cm);
mpc_E.gen(mpc_E.gen(:,1)==30,2) = PG/cm*mpc_E.baseMVA; %CHP
Gload(3)=PG/(cm*ne);
% 计算雅克比矩阵
% 求解Jee
% J=Jacobi( E_nb,E_n_PQ,U,theta,B,G,Pi,Qi );
J = -mymakeJac(mpc_E);%PQ 顺序不同%$%
disp('Jee:');
disp(J);
% 求解Jhh
[HJhh] = HJacobi(nh,mh,lh,Cp,HTsload,HTs,hT0,As1,Bh,HK,Hm,Cs,Cr,Hpipe,hk);
% 求解Jgg
for i=1:G_nl - zg
D(i,i)=dGQ(i)/(2*dpi2(i));
end
disp(D);
Jgg=-Ag2*D*Ag2';
disp('Jgg:');
disp(Jgg);
% 求解Jeh
Jeh=zeros(E_n_PQ+E_nb-1,nh+2*lh+1);
% Jeh(30,1)=-Cp*Hm(4)*(HTssource-hT0source)/cm;
% Jeh(30,4)=-Cp*Hm(1)*(HTssource-hT0source)/cm;
Jeh(30,1)=-Cp*(HTssource-hT0source)/cm;
disp('Jeh:');
disp(Jeh);
% 求解Jeg
Jeg=zeros(E_n_PQ+E_nb-1,5);
% 求解Jgh
Jgh=zeros(5,nh+2*lh+1);
% Jgh(3,1)=Cp*Hm(4)*(HTssource-hT0source)/(cm*ne);
% Jgh(3,4)=Cp*Hm(1)*(HTssource-hT0source)/(cm*ne);
Jgh(3,1)=Cp*(HTssource-hT0source)/(cm*ne);
disp('Jgh');
disp(Jgh);
% 求解Jge
Jge=zeros(5,E_n_PQ+E_nb-1);
% 求解Jhe
Jhe=zeros(mh+2*lh,E_n_PQ+E_nb-1);
% 求解Jhg
Jhg=zeros(mh+2*lh,5);
% 合成整个的雅克比矩阵
JEGH=[J,Jeh,Jeg;
Jhe,HJhh,Jhg;
Jge,Jgh,Jgg];
disp('JEGH');
disp(JEGH);
con(round) = cond(JEGH);
con1=max(con);
% 求解修正量
[dtheta,dU,dHm,dHTsload,dHTrload,dppp] = EGHcorrect(E_nb,E_n_PQ,mh,lh,mpc_E.bus(:,8)',dEGH,JEGH);
% 修正状态量
% 修正电网状态量
% U=U+dU;
mpc_E.bus(:,8) = mpc_E.bus(:,8)+dU';
% theta=theta+dtheta;
mpc_E.bus(:,9) = mpc_E.bus(:,9)+dtheta'/pi*180;
% disp('节点电压幅值:');
% disp(U);
% disp('节点电压相角:');
% disp(rad2deg(theta));
% 修正热网状态量
Hm=Hm+dHm;
HTsload=HTsload+dHTsload;
HTrload=HTrload+dHTrload;
disp('修正后的管道流量:');
disp(Hm);
disp('修正后的节点供热温度:');
disp(HTsload);
disp('修正后的节点回热温度:');
disp(HTrload);
% 修正气网状态量
Gpi2=Gpi2+dppp;
disp('修正后的节点气压值');
disp(Gpi2);
% 判断方向
% [As1,Hpipe,Hm] = panduan(mh,Hpipe,As1,Hm);
% 求解不平衡量
% 计算电网不平衡量
[dP,dQ]=myEUnbalanced(mpc_E );
%计算气网不平衡量
[Gload,Gpi2,dpi2,Ag,Gpipe,Ag2,dGQ,dG] = GUnbalanced(0,Gpi2,Ag,Gpipe,G_nl,zg,0,Gload,gas);
% 计算热网不平衡量
[Cs,bs,Cr,br,hk,hT0source] = H_un(mh,lh,sh,hkk,Hpipe,HTs,Hm,hT0,HTrload,Cp1);
[dP_H,dp_H,dTs,dTr] = bupinghengliang(Cp,As1,Hm,hT0,Bh,HK,Cs,HTsload,bs,Cr,HTrload,br,Hload);
%整合为一整个不平衡量
dEGH=[dP';dQ';dP_H;dp_H;dTs;dTr;dG];
disp('整个的不平衡量:');
disp(dEGH);
% 判断收敛
if (max(abs(dP))<Elimit && max(abs(dQ))<Elimit ) && max(abs(dP_H))<Hlimit && max(abs(dp_H))<Hlimit && max(abs(dTs))<Hlimit && max(abs(dTr))<Hlimit && max(abs(dG))<Glimit
break;
end
end
%% 迭代结束,判断收敛,输出结果
if (max(abs(dP))<Elimit && max(abs(dQ))<Elimit ) && max(abs(dP_H))<Hlimit && max(abs(dp_H))<Hlimit && max(abs(dTs))<Hlimit && max(abs(dTr))<Hlimit && max(abs(dG))<Glimit
disp('计算收敛');
else
disp('计算不收敛');
end
disp('************最终结果*************');
fprintf('迭代总次数:%d\n', round);
disp('***电网计算结果:')
% disp('节点电压幅值:');
% disp(U);
% disp('节点电压相角:');
% disp(rad2deg(theta));
% disp('有功计算结果:');
% disp(Pi);
% disp('无功计算结果:');
% disp(Qi);
disp('***热网计算结果:');
disp('负荷节点供热温度:');
disp(HTsload);
disp('负荷节点回热温度:');
disp(HTrload);
disp('热源回热温度:');
disp(hT0source);
disp('热网管道流量:');
disp(Hm);
disp('***气网计算结果:');
disp('天然气网络各节点压力:');
Gpi=sqrt(Gpi2);
disp(Gpi);
disp('天然气网络各管道流量:');
disp(dGQ);
disp('天然气网络负荷:');
disp(Gload);
toc;