[发明专利]基于能源集线器的综合能源系统稳态建模方法

说明书

本发明属于电力技术领域，具体涉及基于能源集线器的综合能源系统稳态建模方法。本发明的创新之处在于：1)本发明方法可用于分析跨区级、区域级与用户级的综合能源系统，具有较好的适用性、通用性和可扩展性；2)它将多种能源的供需特性高度抽象为能源输入与输出的平衡考量，通过耦合矩阵中的元素对能源耦合特性进行描述，实现了物理与数学的统一；3)能源集线器体现能量等值的思想，可通过能源矩阵将能源耦合量转化为单一能源系统的输出，进而实现耦合系统的解耦，将复杂问题简单化；4)该模型既可对现有的综合能源系统进行抽象建模，也可以作为能源网络中的能量自治单元或广义节点，为综合能源系统规划分析做出理论指导。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及基于能源集线器的综合能源系统稳态建模方法。

背景技术

综合能源系统建模技术是研究其潮流状态和优化其规划运行的基础。综合能源系统可涵盖电、气、热、冷等多种能源形式，涉及不同能源系统的运行模式、控制设备和耦合环节，既包含易于控制的能源环节(如常规电厂、冷热电联供系统、储能系统等)，也包含具有间歇性和难以控制的能源环节(如风力发电、光伏发电等)；既包含难以大容量存储的能源(如电能)，也包含易于存储和中转的能源(如热能、燃气、氢能等)；既包含元件级或设备级(如各类电气设备、燃气设备、热力设备等)的动态，也包含单元级能源系统(如建筑综合供能系统、微网供能系统、冷热电联供系统)的动态，由此决定综合能源系统的模型将极其复杂。

综合能源系统建模技术是研究其潮流状态和优化其规划运行的基础。在传统的电、热冷、天然气等各自的研究领域，电热等系统的独立建模方法已经相对成熟。但是，目前综合能源系统的统一建模方法尚缺失，使得综合能源系统的仿真研究多处于起步及尝试阶段。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供基于能源集线器的综合能源系统稳态建模方法，所述建模方法包括以下步骤：

S1.确定物理模型；

S2.建立子系统模型；

S3.建立综合能源系统模型。

根据本发明的实施方案，

步骤S1中，所述物理模型为冷-热-电耦合的综合能源系统，冷-热-电耦合的综合能源系统包括电力系统、热力系统、冷力系统、冷-热-电耦合环节；

步骤S2中，所述子系统模型包括：电力子系统建模、热力子系统建模、冷力子系统建模、冷-热-电耦合的能源站建模。

根据本发明的实施方案，

所述冷-热-电耦合环节为能源站；

能源站的设备包括燃气内燃机、热泵、热水换热器、缸套水换热器、吸收式热泵、功冷并供设备、储热设备、光伏发电机组等。

根据本发明的实施方案，所述电力子系统建模包括：

若配电网有n_e个节点，节点1为平衡节点，节点2到节点1+n_pv为PV节点，其余为PQ节点，反映节点功率与节点电压、相角之间关系的节点功率方程为：

P_i＝P_gen,i-P_load,i (2-3)

Q_i＝Q_gen,i-Q_load,i (2-4)