[发明专利]一种电力-热蒸汽耦合能源系统仿真方法

权利要求书

1.一种电力-热蒸汽耦合能源系统仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立电力-热蒸汽耦合能源系统稳态仿真模型，包括电力子系统模型、蒸汽供热子系统模型和热电耦合设备模型；

S2：基于步骤S1中建立的蒸汽供热子系统模型，通过分析方程组的总方程数和待求未知量并结合工程实际，确定蒸汽供热子系统模型的求解条件和求解步骤；

S3：基于背压式机组和抽凝式机组两种典型的CHP机组类型，确定电力子系统与蒸汽供热子系统的耦合程度，从而确定求解步骤；

S4：基于步骤S3确定的求解步骤，运用牛顿拉夫逊法/cplex求解器对相应方程组进行求解，并进行结果分析。

2.根据权利要求1所述的电力-热蒸汽耦合能源系统仿真方法，其特征在于，所述电力子系统模型基于传统的交流潮流方程建立，并进行后续潮流计算，具体如下：

电力网络的潮流方程：

式(1)中，U_i和θ_i是节点i的电压幅值和相角，E是电力网络中所有节点的集合，P_i和Q_i为注入节点i的有功功率和无功功率，G_ij和B_ij是节点i与节点j之间的互导纳(i＝j时为节点i的自导纳)的实部和虚部；

在潮流求解过程中，节点i的4个状态变量U_i、θ_i、P_i、Q_i中，需要有2个已知量和2个未知量，且根据已知量的不同，可将节点分类为PV节点、PQ节点和平衡节点。

3.根据权利要求1所述的电力-热蒸汽耦合能源系统仿真方法，其特征在于，所述蒸汽供热子系统模型包含了管段动量平衡方程、节点质量流量平衡方程、管段质量流量平衡方程和管段能量平衡方程，具体如下：

(1)管段动量平衡方程：

式中：λ为管段的摩擦阻力系数；d为管道内经，P_in和P_out分别为管道中蒸汽流入端和流出端的蒸汽压强，c₁、c₂为拟合系数，L为管道长度，W是蒸汽管网中所有管道的集合，Q_i是管道i中的蒸汽流量；

其中，Q_in,i和Q_out,i分别为流入和流出管道i的蒸汽流量；

(2)节点质量流量平衡方程：

式中，Q_n,i是节点i的注入蒸汽流量，W_in,i为所有流入节点i的管道合集，W_out,i为所有流出节点i的管道合集；

(3)管段质量流量平衡方程：

Q_in,i＝Q_out,i+Q_c,i,i∈W (10)

其中，Q_in,i和Q_out,i分别为流入和流出管道i的蒸汽流量；

(4)管段能量平衡方程：

Q_in,ih_in,i＝Q_out,ih_out,i+Q_c,ih_c,i+C_tK_iL_i(T_i-T_a),i∈W (11)

式中，h_in,i、h_out,i、h_c,i分别是管道i始端、末端以及冷凝水的比焓，H_i是蒸汽在管道i流动过程中的散热损失功率,K_i是管道i的总传热系数。