[发明专利]一种综合能源系统多能网络动态储能特性量化方法及系统

权利要求书

1.一种综合能源系统多能网络动态储能特性量化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，根据质量、动量、能量守恒方程，建立含拓扑结构的流体网络动态模型并求解；

步骤S2，建立广义储能模型，计算流体网络的储能特征参数；

步骤S3，建立流体输运网络储能特性量化方法，利用量化指标评估其储能能力和利用率；

步骤S4，利用建立的流体输运网络储能特性量化方法评估同一流体不同输运网络或同一输运网络不同运行工况。

2.根据权利要求1所述的一种综合能源系统多能网络动态储能特性量化方法，其特征在于，所述的步骤S1中：

步骤S11，建立流体输运动态模型

其中：

式中，下标i代表能流i，能流包括天然气、压缩空气、热水、冷水、蒸汽；ρ_i为密度，kg/m³；v_i为速度，m/s；P_i为压力，MPa；u_i为比内能，J/kg；g_i为重力加速度，m/s²；θ_i为管道倾斜角，°；λ_i为阻力系数；D_i为管径，m；K_i为换热系数，W/(m²·K)；T_i为流体温度，K；T_i,r为环境温度，K；

对于气体类能流，包括天然气、压缩空气，气体温度在输运过程中不发生变化，联合质量、动量方程实现对气体类能流输运过程的描述；对于液体类能流，包括热水、冷水，液体密度在输运过程中不发生变化，联合动量、能量方程实现对液体类能流输运过程的描述；对于蒸汽，其密度和温度在输运过程中都会受到源侧供应和环境的影响而发生变化，需联合质量、动量、能量方程才能实现对其输运过程的描述；

步骤S12，建立流体网络输运动态模型

根据图论，定义节点-支路矩阵描述流体拓扑结构

式中，A_i为能流i的节点-支路关联矩阵；n为节点数；m为支路数；a_nm为节点n和支路m的关联系数；

同时建立能流i的流体网络约束

针对天然气、压缩空气，对于能流i的流体网络中的任一节点j，建立流量平衡方程

∑G_i,j(t)+∑G_o,j(t)＝0

式中：∑G_i,j(t)为t时刻流入节点j的质量流量，kg/s；∑G_o,j(t)为t时刻流出节点j的质量流量，kg/s；

针对热水和冷水，其节点能量平衡方程为∑E_i,j(t)+∑E_o,j(t)＝0

式中：E_i,j(t)为流入节点j的能量，J；E_o,j(t)为流出节点j的能量，J；

针对蒸汽，其网络约束应同时包括流量平衡和能量平衡；

联合步骤S11中的公式即可建立含拓扑结构的流体网络输运动态模型，描述流体输运过程；

步骤S13，为简化计算，将天然气、压缩空气和蒸汽都视为理想气体且不考虑相变，引入理想气体状态方程简化模型；根据流体特性，选择常微分方程、偏微分方程求解方法或有限差分法对流体网络输运动态模型进行求解，获得流体密度、速度、温度在时间、空间上的分布。