[发明专利]电-热综合能源系统动态能流计算的快速分解方法

说明书

本发明属于能源演变研究的技术领域，提供了一种电‑热综合能源系统动态能流计算的快速分解方法；采用的技术方案为包括以下步骤：步骤10）建立IEHS动态模型，步骤20）提出动态能量流计算的快速分解方法，步骤30）进行数值模拟，验证步骤20）中所提出方法的性能；本发明利用欧拉差分格式的有限差分法建立了IEHS的动力学模型，在此基础上，提出了一种快速分解方法以减少所研究的系统尺度，建立了EFC结果在分解系统中的修正模式，以保证精度。

技术领域

本发明电-热综合能源系统动态能流计算的快速分解方法属于能源演变研究的技术领域，具体涉及电-热综合能源系统动态能流计算的快速分解方法。

背景技术

日益严重的能源危机和环境问题对建造高效清洁的能源结构提出了新的要求。作为一种典型的能源演变形式，电-热综合能源系统(IEHS)通过能量梯级利用和互补优化将电力系统(EPS)和区域供热系统(DHS)结合在一起，促进了可再生能源的吸收和运行的灵活性。由于其在利用效率和减排方面的优势，IEHS得到了广泛的推广。然而，电和热传输遵循不同的能量定律和数学表示，这阻碍了对IEHS的全面和有效的分析。能流计算(EFC)为运行优化、状态估计和安全控制提供了数据，这对IEHS的协调运行至关重要。

人们使用不同的模型和方法对IEHS中的EFC进行了大量的研究，不仅构建了能量枢纽模型，描述了用于调度的异构能量转换；还进一步采用能量枢纽进行设备规划。在此基础上，对整个IEHS进行了建模，并在优化模型中引入了网络约束。然而，上述研究忽略了设备模型的非线性。有专家基于牛顿法建立了统一模型来求解模型的非线性，并进一步将统一模型应用到电、气、热一体化系统中。虽然统一模型克服了迭代的非线性，但随着系统规模增大，其计算负担急剧增大。此外，基于牛顿的统一模型依赖于合适的初始值来收敛，这在工程中是很难得到的。虽然有专家提出了一种解耦方法来解决收敛问题，但计算复杂度仍然存在，特别是对于大规模系统。此外，上述研究均采用静态模型来描述IEHS中的能流分布，从而忽略了IEHS中的动力学。

为了解决上述问题，开发了描述热惯性的节点法，进一步利用节点法将EPS与DHS之间的相互作用分为四个阶段。尽管节点法采用有限元方法对IEHS中的动力学进行建模，但并没有考虑到DHS中的时变热态和双向液压状态。因此，提出了偏微分方程(PDE)来建立动态DHS模型，明确研究了动态管道温度传输过程，再进一步差分步长以确保更高的精度，然后使用该模型进行实时优化。在此基础上，将可再生能源的不确定性纳入分布式能源电热耦合综合能源系统的广义准动态模型，提出了一种基于动态IEHS模型的迭代方法。上述研究从不同的方面对IEHS的EFC进行了研究，但仍存在以下几个问题：

1)随着系统规模的增加，计算量大大增加，不适合同时分析；

2)网格网络的分析仍然受阻，IEHS中的双向液压状态复杂；

3)EFC的改进主要基于静态模型，而动态模型的研究较少。

发明内容

本发明提供了一种电-热综合能源系统动态能流计算的快速分解方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：电-热综合能源系统动态能流计算的快速分解方法，包括以下步骤：

步骤10)建立IEHS动态模型；

步骤20)提出动态能量流计算的快速分解方法；

步骤30)进行数值模拟，验证步骤20)中所提出方法的性能。

所述IEHS动态模型包括电力系统和区域供热系统；

步骤101)电力系统

由于不同的操作时间尺度，EPS可以在几毫秒内迅速变为静态，而DHS中的热态仍处于动态过程中，因此，在IEHS分析中，EPS通常被认为是静态的，并且采用交流电模型来描述电压和有功功率/无功功率分布，可以表示为：