[发明专利]一种考虑能源品质的㶲集线器模型

权利要求书

1.一种考虑能源品质的集线器模型的构建方法，其特征在于，包括以下内容：

基于能源集线器模型，分析能源站输入和输出端口的能量形式，建立耦合矩阵；具体如下：

(101)通过构建稳态条件下能源站能量与的关系，能源站中的能量形式包括电能、天然气、热量，其中热量包括水传递热量、建筑用热；得到稳态条件下的表示为功率与能质系数的乘积；

(102)基于能质系数，对能源站输入端能量和输出端口能量进行扩展，得到输入端口输出端口并通过矩阵的形式表示，得到能源站输入端口和输出端口的列向量；

(103)传统的能源集线器模型基于输入端口和输出端口之间的功率交互描述能源站中各种形式能量的耦合关系；因此能源站输入端口和输出端口功率能够分别用输入端口和输出端口的能质系数和表示；

(104)基于步骤(103)得到能源站的输入端口和输出端口的列向量之间的关系表达式；最终得到耦合矩阵，即输出端口的列向量表示为耦合矩阵和输入端口的列向量的乘积；

耦合矩阵C_λ具体为：

C_λ＝λ_outC_pλ_in^-1

式中：C_p为能源集线器模型中的能量耦合矩阵，维数为n_ES,out×n_ES,in，其中n_ES,in为能源站输入端口的能量形式数目，n_ES,out为能源站输出端口的能量形式数目；λ_in为输入端口能质系数矩阵，为输入端口各形式能量对应能质系数构成的对角矩阵，维数为n_ES,in×n_ES,in；λ_out为输出端口能质系数矩阵，为输出端口各形式能量对应能质系数构成的对角矩阵，维数为n_ES,out×n_ES,out；

基于耦合矩阵、能源站输入和输出端口列向量，建立考虑能源品质的能源集线器模型，即集线器模型；集线器模型具体为：

e_out＝C_λe_in

式中：C_λ为耦合矩阵，维数为n_ES,out×n_ES,in，其中n_ES,in为能源站输入端口的能量形式数目，n_ES,out为能源站输出端口的能量形式数目；e_in为能源站输入列向量，维数为n_ES,in；e_out为能源站输出列向量，维数为n_ES,out

在集线器模型的基础上引入图论，建立等效节点和支路，分析能源站内部分布的关系，建立标准化集线器模型；具体如下：

(301)输入关联矩阵

采用输入关联矩阵表征内部分布与输入端口之间的联系：

Ae＝e_in

式中：A为输入关联矩阵，维数为n_ES,in×n_ES,e，其中n_ES,in为能源站输入端口的能量形式数目，n_ES,e为能源站内部支路数；e为能源站内部列向量，维数为n_ES,e；e_in为能源站输入列向量，维数为n_ES,in；

输入关联矩阵A中的元素表示为：

式中：A(i,j)为输入关联矩阵中第i行，第j列的元素；

(302)输出关联矩阵

输出端口和内部分布的关系表示为：

Be＝e_out

式中：B为输出关联矩阵，维数为n_ES,out×n_ES,e，其中n_ES,out为能源站输出端口的能量形式数目；e为能源站内部列向量，维数为n_ES,e；e_out为能源站输出列向量，维数为n_ES,out；

输出关联矩阵B中的元素表示为：

式中：B(i,j)为输出关联矩阵第i行，第j列元素；

(303)转换矩阵

将能源转换设备视为节点，定义转换矩阵表征节点处各支路的关系，此时内部分布关系表示为：

Ce＝0

式中：C为转换矩阵，维数为n_ES,c×n_ES,e，其中n_ES,c为能源站能量转换路径总数；e为能源站内部列向量，维数为n_ES,e；

转换矩阵C中的元素表示为：

式中：C(i,j)为转换矩阵中第i行，第j列的元素；η_λ为能量转换路径对应的效率，表示为：

式中：η为能量转换路径对应的能效；λ_in和λ_out分别为能量转换路径输入和输出能量的能质系数；

(304)标准化集线器模型

基于步骤(301)至步骤(303)，A、B、C分别表征输入输出和能源站内部分布之间的关系，用于能源站内部能源品质特征分析，将式A、B、C构成的模型定义为标准化集线器模型：

在标准化集线器模型的基础上引入分配方程，得到基于标准化集线器模型的能源站分布求解模型，实现能源站内部分布的求解。

2.根据权利要求1所述的一种考虑能源品质的集线器模型的构建方法，其特征在于，在标准化集线器模型的基础上引入分配方程，得到基于标准化集线器模型的能源站分布求解模型，具体如下：

为求解单一运行场景下能源站内部的定义分配方程为：

De＝0

式中：D为分配矩阵，其维数为n×n_ES,e，其中n为支路数减去标准化集线器模型的方程数，n_ES,e为能源站内部支路数；e为能源站内部列向量，维数为n_ES,e；

结合标准化集线器模型与分配方程，建立基于标准化集线器模型的能源站分布求解模型：

式中：A为输入关联矩阵，维数为n_ES,in×n_ES,e，其中n_ES,in为能源站输入端口的能量形式数目；n_ES,e为能源站内部支路数；B为输出关联矩阵，维数为n_ES,out×n_ES,e，其中n_ES,out为能源站输出端口的能量形式数目；C为转换矩阵，维数为n_ES,c×n_ES,e，其中n_ES,c为能源站能量转换路径总数；e为能源站内部列向量，维数为n_ES,e；e_in为能源站输入列向量，维数为n_ES,in；e_out为能源站输出列向量，维数为n_ES,out，基于标准化集线器模型的能源站分布求解模型实现能源站内部分布的求解。