[发明专利]一种综合能源实时数字物理混合仿真系统

权利要求书

1.一种综合能源实时数字物理混合仿真系统，其特征在于，包括物理实体，数字仿真系统和数字物理混合仿真接口；

所述数字仿真系统包括仿真器和仿真工作站；所述仿真工作站用于搭建电力系统仿真模型和综合能源子系统仿真模型；所述仿真器用于基于仿真模型进行仿真计算；

所述仿真器包括综合能源系统实时仿真支撑环境、仿真模块和协同仿真模块；

所述综合能源系统实时仿真支撑环境用于为仿真模块提供设备参数及网络拓扑结构，存储仿真模块计算结果以及对仿真模块和协同仿真模块进行管理；所述综合能源系统实时仿真支撑环境包括：

实时仿真通信总线，用于为综合能源系统实时仿真支撑环境与仿真模块之间，以及与协同仿真模块之间提供数据与时间访问接口；

实时数据库，用于保存综合能源系统整体信息模型以及子系统信息模型；所述综合能源系统整体信息模型用于保存综合能源系统中各综合能源控制设备参数、多种供能形式的网络拓扑及其耦合关系、以及综合能源系统中各综合能源控制设备状态数据；所述子系统信息模型用于保存仿真模块每步的仿真结果，一个子系统信息模型负责一个仿真模块；

文件系统，用于进行综合能源系统网络拓扑图形及各仿真模块图形静态信息的保存；

仿真时序控制服务模块，用于控制多个仿真模块间的时间同步；根据用户下发的仿真时序消息，协同多个仿真模块按交互次序推进仿真计算；所述仿真时序消息带有时间戳，各仿真模块根据当前接收的仿真时序消息时间戳推进仿真计算；

以及，

仿真管理服务模块，用于进行信息模型创建、修改与加载，仿真启动、暂停和停止控制，以及管理用户和提供人机数据交互服务；

所述仿真模块用于基于仿真工作站搭建的仿真模型对电力系统和综合能源子系统进行仿真计算；所述综合能源子系统是指：将综合能源系统根据终端综合能源系统在空间上所属区域划分为不同区域；其中不同区域的区域电网、区域天然气网和区域热网即为对应不同层次的综合能源子系统；

所述协同仿真模块用于进行各仿真模块间的时间协同；

所述物理实体包括能效管理系统和与之相连的综合能源控制设备；所述能效管理系统用于根据仿真器的计算结果对综合能源控制设备进行控制操作；

所述数字物理混合仿真接口用于进行物理实体与数字仿真系统间采集数据和控制指令的传输。

2.根据权利要求1所述的一种综合能源实时数字物理混合仿真系统，其特征在于，所述数字物理混合仿真接口以太网的形式连接数字仿真系统与物理实体；或者根据需要采用AI/0、DI/O、CAN、光纤、USB和485/232接口方式中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种综合能源实时数字物理混合仿真系统，其特征在于，所述实时仿真通信总线提供基于C/C++、Python和Java的API，API中封装实时数据库访问接口、文件访问接口、以及模块间消息交互接口。

4.根据权利要求1所述的一种综合能源实时数字物理混合仿真系统，其特征在于，所述各子系统信息模型间根据各子系统间的连接关系通过实时仿真通信总线形成相同的连接关系，各子系统信息模型通过调用与之存在连接关系的子系统信息模型的数据发送给该子系统仿真模块，进行各子系统仿真模块输出数据的交互。

5.根据权利要求1所述的一种综合能源实时数字物理混合仿真系统，其特征在于，所述仿真模块包括电力系统仿真模块和综合能源子系统仿真模块；

所述电力系统仿真模块采用基于电磁暂态的电力系统仿真对电网进行仿真模拟；

所述综合能源子系统仿真模块采用TRNEdit模块对综合能源子系统进行仿真计算；所述TRNEdit模块基于TRNSYS生成，不同区域不同层次的综合能源子系统分配不同的综合能源子系统仿真模块。

6.根据权利要求5所述的一种综合能源实时数字物理混合仿真系统，其特征在于，所述协同仿真模块包括电力协同仿真模块和TRNSYS协同仿真模块；

所述电力协同仿真模块基于C++开发，用于对实时仿真通信总线进行访问，从仿真时序控制服务模块获取仿真时序消息，根据仿真时序消息时间戳推进电力系统仿真模块进行仿真计算；以及，从实时数据库中获取电力系统仿真计算所需要的信息参数并将电力系统仿真每步计算结果发送至该系统对应的信息模型；

所述TRNSYS协同仿真模块基于FORTRON与C++的混合开发，用于对实时仿真通信总线进行访问，从仿真时序控制服务模块获取仿真时序消息，根据仿真时序消息时间戳推进综合能源子系统仿真模块进行仿真计算；以及，从实时数据库中获取综合能源子系统仿真计算所需要的信息参数并将该子系统仿真每步计算结果发送至对应的信息模型。