[发明专利]一种综合能源系统的能源集线器分部建模方法及系统

说明书

本公开提出了一种综合能源系统的能源集线器分部建模方法及系统，包括：利用多能流有向图描述综合能源系统的输入输出端口，能量转换装置和储能装置之间的关系；基于该有向图将综合能源系统分解为多个互联的可由多能流耦合矩阵描述的能源集线器；分别求解能源集线器的多能流耦合矩阵并将求得的耦合矩阵依序累乘，得到复杂综合能源系统耦合矩阵，进而构建综合能源系统能源集线器模型。本发明通过引入能量转换单元这一概念对系统内部组成结构进行描述，降低能源集线器模型构建难度。

技术领域

本公开属于能源技术领域，尤其涉及一种综合能源系统的能源集线器分部建模方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，人类面临的生态环境恶化与化石燃料枯竭问题日渐加剧，实现能源高效利用已成为世界各国能源领域研究的核心追求。冷能、热能、电能独立设计运行的多元供能系统，仍无法从根本解决能源利用率低和运行成本高等关键问题。为实现多种能源的优势互补及高效利用，衍生了以实现多种能源生产传输，协同优化，耦合互补为核心的综合能源系统。典型的综合能源系统特指在规划、建设和运行等过程中，通过对能源的生产、传输、转换、存储等环节进行有机协调与优化后，形成的能源产供销一体化系统，主要由供能网络、能源转换装置、能源存储装置和终端综合能源供用单元组成。推动以多能互补为核心的综合能源系统的发展，是构建我国“互联网+”智慧能源系统的重要途径。

科学合理的建模一直以来都是综合能源系统一体化设计与优化运行控制的根本前提。2007年，能源集线器模型由瑞士苏黎世联邦理工学院的Martin Geidl团队提出，该模型利用耦合矩阵描述了综合能源系统内部多种能量流的耦合、转换、分配关系以及系统输入能流和输出能流转换关系，并引入了调度因子表现一个支路连接到多个不同的并行支路时能量流的分裂。

然而，随着当前经济社会的高速发展，综合能源系统的规模与日俱增，其设备组成多样且不同能源转换器之间的多能流耦合关系愈加复杂，利用传统建模方法难以准确求解综合能源系统耦合矩阵，所建立的模型越来越难以满足研究者对于精确优化的需求。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种综合能源系统的能源集线器分部建模方法，综合考虑了系统所包含的能量转换装置，储能装置，能流聚合点，能流分离点以及能流传输损耗。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，公开了一种综合能源系统的能源集线器分部建模方法，包括：

基于图论，利用多能流有向图描述综合能源系统的输入输出端口，能量转换装置和储能装置之间的耦合关系；

基于该有向图，利用能量转换单元排列以及虚拟能量转换单元插入的方法，将综合能源系统分解为多个互联的简单互联的能源集线器结构；

分别求解各部分简单能源集线器的多能流耦合矩阵并将求得的耦合矩阵依序累乘，得到复杂综合能源系统耦合矩阵，进而构建综合能源系统能源集线器模型。

进一步的技术方案，将所述综合能源系统能源集线器模型应用于以经济性为目标的优化运行控制系统中，并求解全局最优解。该优化运行控制系统在满足用户每日电能、热能、冷能需求的前提下，对园区综合能源系统能源转换设备及储能设备的工作功率进行优化调度。

第二方面，公开了一种综合能源系统的能源集线器分部建模系统，包括：

综合能源系统有向图描述模块，被配置为：基于图论，利用多能流有向图描述综合能源系统的输入输出端口，能量转换装置和储能装置之间的耦合关系；

综合能源系统能源集线器建模模块，被配置为：