一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法和装置，根据预先构建的综合能源系统RLC暂态模型，确定动态仿真初值；根据动态仿真初值，对综合能源系统RLC暂态模型进行仿真得到综合能源系统中各支路首末端参数；通过支路的首末端参数，确定支路的能流波动；综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建，降低了建模仿真难度，提高了可信度和计算精度，且收敛速率快，完成了异质能流之间的统一建模，解决了综合能源系统动态仿真的多时间尺度问题；本发明专利技术可以采用成熟的龙格‑库塔算法求解软件求解综合能源系统RLC暂态模型，降低综合能源系统的仿真计算难度。

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法和装置
本专利技术涉及综合能源系统
，具体涉及一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法和装置。
技术介绍
综合能源系统能够完成电、气、热\冷等各类异质能量的耦合、转化和分配，打破传统能源系统各自独立运行的状态，实现能量的梯级利用，有效提升能源供应的灵活度，提高能源综合利用率和经济收益。能流仿真是开展综合能源系统运行状态评估、多异质能流协同优化的重要支撑。当前，综合能源系统的能流仿真方法主要沿用传统电、气、热\冷等各领域典型的能量潮流计算方法，如电力系统多采用PQ分解法，流体系统多采用达西公式和Weymouth公式结合牛顿网孔-节点法，热力系统则多采用苏霍夫公式结合工质流法。随后通过能量耦合元件将信息传递给相邻的系统以完成综合能源系统能流计算。由于不同系统之间的耦合性不强，现有综合能源能系统流仿真技术存在以下问题：1)异质能流系统的建模过程复杂，仿真难度大，所建模型的可信度低，尤其是综合能源系统规模较大时，求解难度急剧增大；2)不同异质能流系统在时间尺度存在较大差异，开展综合能源系统动态过程数值仿真时难以协调算法步长，计算精度低，收敛速率慢。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中建模仿真难度大、可信度低、计算精度低且收敛速率慢的不足，本专利技术提供一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，根据预先构建的综合能源系统RLC暂态模型，确定动态仿真初值；根据动态仿真初值，对综合能源系统RLC暂态模型进行仿真得到综合能源系统中各支路首末端参数；通过支路的首末端参数，确定支路的能流波动；综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建，降低了建模仿真难度，提高了可信度和计算精度，且收敛速率快。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，包括：根据预先构建的综合能源系统RLC暂态模型，确定动态仿真初值；根据所述动态仿真初值，对综合能源系统RLC暂态模型进行仿真得到综合能源系统中各支路首末端参数；通过所述支路的首末端参数，确定支路的能流波动；所述综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建。所述综合能源系统包括流体系统、热力系统和电力系统中的任意两种至全部，所述RLC元件模型包括流体系统的RLC元件模型、热力系统的RLC元件模型和电力系统的RLC元件模型中的任意两种至全部；所述综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建，包括：根据RLC元件模型和能量转化元件模型，描述综合能源系统的能量耦合设备；根据综合能源系统的能流路线连接各能量耦合设备，构成综合能源系统的网络拓扑；根据网络拓扑中随机选择的参考节点，采用广义基尔霍夫定律建立综合能源系统RLC暂态模型。所述根据预先构建的RLC元件模型和能量转化元件模型，描述综合能源系统的能量耦合设备，包括：基于能量转化元件模型，描述不同能源之间的转化过程；基于流体系统的RLC元件模型、热力系统的RLC元件模型和电力系统的RLC元件模型描述能量耦合设备的耗散过程、惯性过程和弹性过程。所述流体系统的RLC元件模型包括不可压缩流体的RLC元件模型和可压缩流体的RLC元件模型；所述不可压缩流体的RLC元件模型按下式构建：式中，ρV为不可压缩流体的密度，lV为不可压缩流体所经过的管道长度，μV为不可压缩流体运动粘性系数，AV为不可压缩流体所经过的管道横截面积，HV为不可压缩流体的广延量，XV为不可压缩流体的强度量，RV为不可压缩流体流动过程的阻性元件，LV为不可压缩流体流动过程的感性元件；所述可压缩流体的RLC元件模型按下式构建：式中，lM为可压缩流体所经过的管道长度，kM为可压缩流体所经过的管道沿程阻力系数,aM为扰动波传递的速度，AM是可压缩流体所经过的管道横截面积，HM为可压缩流体的广延量，XM为可压缩流体的强度量，RM为可压缩流体流动过程的阻性元件，LM为可压缩流体流动过程的感性元件，CM为可压缩流体流动过程的容性元件。所述热力系统的RLC元件模型包括导热传热过程RLC元件模型和对流传热过程RLC元件模型；所述导热传热过程RLC元件模型按下式构建：λe＝KeXe式中，Ae为导热传热过程中流体流经管道的横截面积，Ke为导热传热过程中流体流经管道的广延量的传递系数，λe为导热传热过程中等效能量传递系数；r1为导热传热过程中流体流经管道内径，r2为导热传热过程中流体流经管道外径，Xe为导热传热过程中流体的强度量，为导热传热过程中流体流经管道内径处的强度量，为导热传热过程中流体流经管道外径处的强度量，He为导热传热过程中流体的广延量，Re为导热传热过程的阻性元件，dre为导热传热过程中流体流经管道管径积分变量；所述对流传热过程RLC元件模型按下式构建：CT＝ρTrTcT式中，cT为对流传热过程中流体比热容，HT为对流传热过程中流体的广延量，XT,i为对流传热流入控制体的强度量，XT,o为对流传热过程流出控制体的强度量，XT,a为环境的强度量，rT为对流传热过程中流体流经管道半径，ρT为对流传热过程中流体密度，CT为对流传热过程的容性元件，RT为对流传热过程的阻性元件。所述能量转化元件模型包括广义变压器模型和广义回转器模型；所述广义变压器模型按下式构建：式中，ΔX2为广义变压器出口端的强度量差，ΔX1为广义变压器入口端的强度量差，H2为广义变压器出口端的广延量，H1为广义变压器入口端的广延量，r为广义变压器的变换比；所述广义回转器模型按下式构建：式中，ΔX4为广义回转器出口端的强度量差，ΔX3为广义回转器入口端的强度量差，H4为广义回转器出口端的广延量，H3为广义回转器入口端的广延量，k为广义回转器的变换比。所述支路的能流波动按下式确定：ΔE＝XEHxE-XAHxA式中，ΔE为支路的能流波动，XE为管道末端截面的强度量，XA为管道首端截面的强度量，HxE为流经管道末端截面广延量的流率，HxA为流经管道首端截面广延量的流率。另一方面，本专利技术还提供一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真装置，包括：动态仿真初值确定模块，用于根据预先构建的综合能源系统RLC暂态模型，确定动态仿真初值；仿真模块，用于根据所述动态仿真初值，对综合能源系统RLC暂态模型进行仿真得到综合能源系统中各支路首末端参数；能流波动确定模块，用于通过所述支路的首末端参数，确定支路的能流波动；所述综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建。所述综合能源系统包括流体系统、热力系统和电力系统中的任意两种至全部，所述RLC元件模型包括流体系统的RLC元件模型、热力系统的RLC元件模型和电力系统的RLC元件模型中的任意两种至全部；所述装置还包括建模模块，所述建模模块包括：描述单元，用于根据RLC元件模型和能量转化元件模型，描述综合能源系统的能量耦合设备；网络拓扑确定单元，用于根据综合能源系统的能流路线连接各能量耦合设备，构成综合能源系统的网络拓扑；建模单元，用于根据网络拓扑中随机选择的参考节点，采用广义基尔霍夫定律建立综合能源系统RLC暂态模型。所述描述单元具体用于：基于能量转化元件模型，描述不同能源之间的转化过程；基于流体系统的RL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，包括：根据预先构建的综合能源系统RLC暂态模型，确定动态仿真初值；根据所述动态仿真初值，对综合能源系统RLC暂态模型进行仿真得到综合能源系统中各支路首末端参数；通过所述支路的首末端参数，确定支路的能流波动；所述综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建。

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，包括：根据预先构建的综合能源系统RLC暂态模型，确定动态仿真初值；根据所述动态仿真初值，对综合能源系统RLC暂态模型进行仿真得到综合能源系统中各支路首末端参数；通过所述支路的首末端参数，确定支路的能流波动；所述综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建。2.根据权利要求1所述的综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，所述综合能源系统包括流体系统、热力系统和电力系统中的任意两种至全部，所述RLC元件模型包括流体系统的RLC元件模型、热力系统的RLC元件模型和电力系统的RLC元件模型中的任意两种至全部；所述综合能源系统RLC暂态模型基于RLC元件模型和能量转化元件模型构建，包括：根据RLC元件模型和能量转化元件模型，描述综合能源系统的能量耦合设备；根据综合能源系统的能流路线连接各能量耦合设备，构成综合能源系统的网络拓扑；根据网络拓扑中随机选择的参考节点，采用广义基尔霍夫定律建立综合能源系统RLC暂态模型。3.根据权利要求1所述的综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，所述根据预先构建的RLC元件模型和能量转化元件模型，描述综合能源系统的能量耦合设备，包括：基于能量转化元件模型，描述不同能源之间的转化过程；基于流体系统的RLC元件模型、热力系统的RLC元件模型和电力系统的RLC元件模型描述能量耦合设备的耗散过程、惯性过程和弹性过程。4.根据权利要求3所述的综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，所述流体系统的RLC元件模型包括不可压缩流体的RLC元件模型和可压缩流体的RLC元件模型；所述不可压缩流体的RLC元件模型按下式构建：式中，ρV为不可压缩流体的密度，lV为不可压缩流体所经过的管道长度，μV为不可压缩流体运动粘性系数，AV为不可压缩流体所经过的管道横截面积，HV为不可压缩流体的广延量，XV为不可压缩流体的强度量，RV为不可压缩流体流动过程的阻性元件，LV为不可压缩流体流动过程的感性元件；所述可压缩流体的RLC元件模型按下式构建：式中，lM为可压缩流体所经过的管道长度，kM为可压缩流体所经过的管道沿程阻力系数,aM为扰动波传递的速度，AM是可压缩流体所经过的管道横截面积，HM为可压缩流体的广延量，XM为可压缩流体的强度量，RM为可压缩流体流动过程的阻性元件，LM为可压缩流体流动过程的感性元件，CM为可压缩流体流动过程的容性元件。5.根据权利要求3所述的综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，所述热力系统的RLC元件模型包括导热传热过程RLC元件模型和对流传热过程RLC元件模型；所述导热传热过程RLC元件模型按下式构建：λe＝KeXe式中，Ae为导热传热过程中流体流经管道的横截面积，Ke为导热传热过程中流体流经管道的广延量的传递系数，λe为导热传热过程中等效能量传递系数；r1为导热传热过程中流体流经管道内径，r2为导热传热过程中流体流经管道外径，Xe为导热传热过程中流体的强度量，为导热传热过程中流体流经管道内径处的强度量，为导热传热过程中流体流经管道外径处的强度量，He为导热传热过程中流体的广延量，Re为导热传热过程的阻性元件，dre为导热传热过程中流体流经管道管径积分变量；所述对流传热过程RLC元件模型按下式构建：CT＝ρTrTcT式中，cT为对流传热过程中流体比热容，HT为对流传热过程中流体的广延量，XT,i为对流传热流入控制体的强度量，XT,o为对流传热过程流出控制体的强度量，XT,a为环境的强度量，rT为对流传热过程中流体流经管道半径，ρT为对流传热过程中流体密度，CT为对流传热过程的容性元件，RT为对流传热过程的阻性元件。6.根据权利要求1所述的综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，所述能量转化元件模型包括广义变压器模型和广义回转器模型；所述广义变压器模型按下式构建：式中，ΔX2为广义变压器出口端的强度量差，ΔX1为广义变压器入口端的强度量差，H2为广义变压器出口端的广延量，H1为广义变压器入口端的广延量，r为广义变压器的变换比；所述广义回转器模型按下式构建：式中，ΔX4为广义回转器出口端的强度量差，ΔX3为广义回转器入口端的强度量差，H4为广义回转器出口端的广延量，H3为广义回转器入口端的广延量，k为广义回转器的变换比。7.根据权利要求1所述的综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真方法，其特征在于，所述支路的能流波动按下式确定：ΔE＝XEHxE-XAHxA式中，ΔE为支路的能流波动，XE为管道末端截面的强度量，XA为管道首端截面的强度量，HxE为流经管道末端截面广延量的流率，HxA为流经管道首端截面广延量的流率。8.一种综合能源系统RLC暂态模型的能流仿真装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：李克成，刘铠诚，唐艳梅，何桂雄，成岭，金璐，钟鸣，闫华光，杨硕，孙辰军，郭炳庆，覃剑，张新鹤，孟珺遐，黄伟，屈博，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国网河北省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11