[发明专利]一种综合能源系统的动态仿真系统和方法

说明书

本发明提供一种综合能源系统的动态仿真系统和方法，系统包括依次连接的建模模块、仿真模块和应用模块；建模模块用于构建综合能源场景仿真模型；仿真模块用于对综合能源系统进行仿真，得到仿真结果；应用模块用于基于仿真结果对仿真控制指令和仿真参数数据进行修正，并将修正后的仿真控制指令和仿真参数数据传输给仿真模块，本发明只需要构建综合能源场景仿真模型，建模过程方便快捷，通过应用模块和仿真模块能够实现动态实时仿真，为仿真模块对综合能源系统的仿真提供基础，保证了仿真结果的准确性；实现综合能源系统各子系统的联合仿真，反映综合能源系统工况变化时的动态过程，能够满足故障诊断等精细化分析时的数据要求。

技术领域

本发明涉及综合能源运行仿真技术领域，具体涉及一种综合能源系统的动态仿真系统和方法。

背景技术

综合能源打破了传统电力、热力和燃气等能源系统各自独立运行的状态，实现电、热\冷、气等各类能量的生产、传输、转化、存储和分配等各环节的协同互动，在满足不同场景下用户各类负荷需求的前提下，对能量进行梯级、高效、清洁利用，效提升能源供应灵活度及能源综合利用率，提高可再生能源的消纳能力并有效降低碳排放，实现经济效益和社会效益双丰收。

综合能源系统中电、冷/热、气等各类能源形式相互耦合转换，与单一形式的能量系统相比，其物理设备构成和运行调节方式的复杂度显著提高，进而为综合能源系统的设计、运行、评价、优化等工作带来挑战。基于多能流的混合能源仿真技术能够对综合能源系统运行状态、控制响应过程等进行精细模拟，进而为综合能源系统规划设计、优化运行、状态诊断和能效提升等提供数据和技术支撑，是开展综合能源服务的关键基础支撑技术。由于电、冷/热、气等不同形式能量在建模、分析等方面差异大，现在技术中综合能源仿真主要有两种方式：

（1）使用电力、热力和燃气领域专业仿真技术对各自子系统进行分立建模，并通过接口进行通讯，同步仿真数据。仿真时，电力、热力和燃气三类子系统各自迭代计算，然后通过能量耦合元件进行信息传递，以完成整个能源系统的仿真计算。这种方式能够借助各自领域成熟技术进行仿真，但业务人员需要操作不同的软件，对业务人员的专业知识和相互协同建模要求高，建模过程复杂、灵活度不高，同时受不同软件限值，未考虑仿真过程中数学模型与实际物理设备的通讯，不能实现动态实时仿真。

（2）在现有电力系统仿真工具的基础建立固定效率热力和燃气设备模型，使用高斯-赛德尔交替迭代等方法对包含电力、天然气和热力网络、耦合元件方程的代数方程组进行求解，获得综合能源系统的稳态能量流。这种方式能够实现综合能源系统的快速建模仿真，但对于热力和燃气系统的设备模型往往采用固定效率线性模型，模型和仿真结果的精细化不够，主要反映了设备能量平衡的外特性，不考虑设备内部具体参数的变化，得到的计算结果主要为设备的能量（功率）值，如温度/压力等精细化数据无法得到。其次受限于动态模型的计算复杂度高，以及热力系统和燃气系统固定效率模型的特点，只能实现系统的稳态仿真，不能反映工况变化时的动态过程，难以满足故障诊断等精细化分析时的数据要求。

发明内容

为了克服上述现有技术中建模过程复杂高且难以实现动态实时仿真的不足，本发明提供一种综合能源系统的动态仿真系统，包括依次连接的建模模块、仿真模块和应用模块；

所述建模模块用于基于被仿真的综合能源系统从预先构建的模型库中选择相应的设备仿真模型构建综合能源场景仿真模型；

所述仿真模块用于基于所述综合能源场景仿真模型以及应用模块下发的仿真控制指令和仿真参数数据对综合能源系统进行仿真，得到的仿真结果；

所述应用模块用于基于所述仿真结果对仿真控制指令和仿真参数数据进行修正，并将修正后的仿真控制指令和仿真参数数据传输给仿真模块。

所述模型库用于存储设备仿真模型；

所述第二建模单元用于基于各子系统的设备仿真模型构建综合能源场景仿真模型。