[发明专利]一种基于混合自动机的微能源网状态转移空间建模方法

权利要求书

1.一种基于混合自动机的微能源网状态转移空间建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据微能源网的结构将微能源网划分成能源生产单元、能源传输单元、能源转换单元、能源储存单元以及能源消费单元；

S2：对能源单元和微能源网系统的运行状态分别进行定义并描述；

S3：基于混合自动机建立能源单元的状态转移模型；

S4：基于混合自动机建立微能源网系统的状态转移模型；

其中，所述S2中对能源单元的运行状态描述如下：

S20：能源生产单元包括光伏和风电，其运行状态分为最大功率跟踪和停机两种运行状态；

S21：能源传输单元包括传输电能的电网络、传输热能的热网络和传输冷能的冷网络，其运行状态分为正常运行状态和故障运行状态；通常能源传输单元运行在正常状态，当能源传输单元的运行约束遭到破坏时，能源传输单元由正常运行状态转移到故障状态；

S22：能源转换单元包括燃气轮机、燃气锅炉以及余热锅炉，其运行状态分为正常运行状态和停止运行状态；通过定义一个二进制逻辑变量来决定能源转换单元运行在哪种状态，该二进制逻辑变量取值由系统实际需求决定；

S23：能源储存单元包括储电装置、储热装置以及储冷装置，其运行状态分为四种状态：充能、放能、空闲以及停机；所述能源储存单元在充能、放能、空闲和停机的运行状态之间进行转换，转换条件由系统实际需求决定；

S24：能源消费单元包括电负荷、热负荷和冷负荷，负荷分为可中断负荷和不可中断负荷；当系统在负荷高峰期出现供能不足时，切断可中断负荷，保证系统能量平衡和关键负荷的安全稳定供电；能源消费单元分为：正常运行状态和减载运行状态；

所述S2中对微能源网系统的运行状态描述如下：

微能源网系统的运行状态分为停止状态、启动状态、正常状态、警戒状态、紧急状态和崩溃状态；

（1）停止状态：微能源网内的所有能源单元都处于停机状态，微能源网处于停止状态；

（2）启动状态：微能源网内的所有能源单元从停机状态转换到启动状态，各单元逐渐开始运行到各自的正常工作点，是微能源网从停止状态到正常运行状态的过渡过程；

（3）正常状态：在正常运行状态下，微能源网的电压、频率，传输网管道压力和温度等参数均在允许的范围内，各设备运行在正常状态，满足所有的功率平衡等式和设备出力不等式约束；

（4）警戒状态：当微能源网中的能源生产单元出现故障不能连续运行或部分单元的运行环境出现变化导致系统的运行参数处于上下限值附近，任何来自外界的干扰都可能使系统参数偏离所能允许的最大范围，此时微能源网进入到警戒状态，虽然系统可以正常运行，但需要采取预防性控制措施使微能源网恢复到正常运行状态；

（5）紧急状态：当系统处于正常运行状态或警戒状态时，若系统受到严重干扰导致某些重要参数超过所能允许的最大范围，出现少量甩负荷，系统安全稳定运行面临威胁，此时系统进入到紧急状态，需要采取紧急控制措施使微能源网恢复到正常运行状态；

（6）崩溃状态：当系统处于紧急状态时，若采取措施不及时或者干扰较大时，系统的设备参数出现严重的越限，无法满足安全运行的约束条件，出现不可控制的甩负荷、严重的功率不平衡，系统可能失去稳定，进入到崩溃状态，此时需要采取相关措施使系统从崩溃状态逐渐恢复；

所述S3中，基于混合自动机的方法建立能源单元的状态转移模型实现过程为：

S30：确定各能源单元的运行状态，建立各能源单元在不同的运行状态下的微分方程和代数方程；

S31：确定各能源单元在不同运行状态间转移的条件，用圆圈表示各能源单元的运行状态，用有向曲线表示不同的运行状态间的转移过程，同时在有向曲线边上标注各能源单元在不同的运行状态间的转移条件；

所述各能源单元在不同的运行状态是指：能源生产单元的最大功率跟踪和停机两种运行状态，能源传输单元的正常运行状态和故障运行状态，能源转换单元的正常运行状态和停止运行状态，能源储存单元的充能、放能、空闲和停机，能源消费单元的正常运行状态和减载运行状态。

2.根据权利要求1所述的基于混合自动机的微能源网状态转移空间建模方法，其特征在于：所述S4中，基于混合自动机的方法建立微能源网系统的状态转移模型实现过程为：

S40：确定微能源网系统的运行状态，建立微能源网系统在停止状态、启动状态、正常状态、警戒状态、紧急状态、崩溃状态下的微分方程和代数方程；

S41：确定微能源网系统在停止状态、启动状态、正常状态、警戒状态、紧急状态和崩溃状态间转移的条件，用圆圈表示微能源网系统的运行状态，用有向曲线表示停止状态、启动状态、正常状态、警戒状态、紧急状态和崩溃状态间的转移过程，同时在有向曲线边上标注微能源网系统在停止状态、启动状态、正常状态、警戒状态、紧急状态和崩溃状态间的转移条件。