[发明专利]一种综合能源系统变步长动态仿真方法

说明书

本发明公开了一种综合能源系统变步长动态仿真方法，该方法包括：建立电、气、热能源网络模型与设备模型；建立综合能源系统模型，并将模型划分为不同的能源网络、设备模块，建立模块内迭代求解与模块间参数传递机制；获取系统参数、系统常规态负荷、系统故障情况，对常规态下系统采用大时间尺度仿真、故障态下小时间尺度仿真，该方法充分考虑了综合能源系统在遇到扰动前后参数变化速度与幅度的差异，扰动前的大步长仿真能够在不丧失求解精度的基础上保证求解速度，遇到扰动后系统工况迅速变化、参数变化频繁，较低的仿真步长能够满足求解的精度需求，均衡综合能源系统动态仿真在仿真精度与速度两方面的需求，减少仿真时长的同时提高仿真精度。

技术领域

本发明属于能源系统仿真技术领域，具体涉及一种综合能源系统变步长动态仿真方法。

背景技术

传统能源系统多以分立运行方式为主，煤炭、石油、天然气、电力和供冷/热系统等主流能源系统大多各自为营，形成了较为封闭的行业和利益壁垒。由于这些壁垒的存在，多种能源之间无法发挥彼此互补互动特性和梯级利用潜力，从而拉低了能源综合利用效率，并在一定程度上增加了碳排放、加剧了环境污染问题。

在世界能源系统亟需转型升级的背景下，综合能源系统(Integrated EnergySystem,IES)这一概念得到了学术界和工业界的广泛支持。综合能源系统能够破除传统能源系统分立运行壁垒，充分发挥多种形式能源(包括煤炭、石油、天然气、电力、热/冷、风、光、水、氢等)之间的互补互动特性和梯级利用潜力，从而提升能源系统的综合能效，降低碳排放和污染物排放，提升供能系统的稳定系和可靠性，并促进可再生能源消纳，因此具有光明的发展前景。

综合能源系统仿真分析是系统建设方案的实验验证，通过建立符合实际情况的设备、管网工况模型，复现实际系统中发生的真实物理过程，模拟系统在各个场景下的状态，为IES提供了安全性校核与运行分析，在综合能源系统的开发与维护中起着关键作用。仿真算法的深入研究能提高系统模拟的精确度与可信度，为建设方案的有效性提供有力保证，对综合能源系统的发展影响深远。

综合能源系统的仿真分为稳态和动态两种，稳态侧重系统在某一场景下稳定后的工况，仿真过程中忽略状态随时间的变化过程，而动态仿真则强调刻画工况随时间的改变情况，后者在仿真过程中考虑的模型精细化程度更高，通过分析扰动下工况的变化可进行管段越线、过载等问题判断，进一步提高了系统的安全性和稳定性，同时，动态仿真可提高多能协同调度的精细度，增强能源子系统间在强耦合场景下的能量交互，充分发挥IES能源互补、梯级利用的优势，提高系统的新能源消纳能力与用户体验度。

综合能源系统动态仿真中的时空步长决定求解的精度与速度，若步长选择过大，会使各能源网络的工况变化描绘不够精细，仿真无法精确刻画出热网水温、气网气压的动态变化过程，热网热损、热延时计算和气网管段状态参数描绘也会出现较大误差，同时系统内参数交互时，步长过大也会影响插值精度，降低了动态仿真的精确性。若所选仿真步长过小，则会使得方程组维数大大增加，热网在迭代求解时会由于需迭代的参数维数上升导致结果收敛困难，迭代次数、迭代时间大大提高，对于气网，网络维数提高会大幅提高求解器的求解规模，导致网络参数规划求解缓慢，因此降低仿真步长会使得整个系统动态仿真计算时间过长，丧失实时性，因此，我们提出一种综合能源系统变步长动态仿真方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种综合能源系统变步长动态仿真方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种综合能源系统动态仿真的变步长方法，包括以下步骤：

步骤1.建立电、气、热能源网络模型与设备模型；

步骤2.建立综合能源系统模型，并将模型划分为不同的能源网络、设备模块；

步骤3.获取系统参数、系统常规态负荷、系统故障情况，根据动态特性差异选择不同的时间尺度对单一能源网络进行迭代求解，建立基于插值法的参数传递机制实现模块间的交互。