一种能源系统的建模及综合分析的方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种能源系统的建模及综合分析的方法、装置及存储介质。根据综合能源系统中能量流的传递公理，建立能源传输网络中各能源子网的支路特性方程；根据所述能源传输网络中传递与转换的动力学方程，推导出在传递管路中传递时的损的普遍化表达式，并根据所述支路特性方程建立传递过程中电的损计算公式、压的损计算公式和热的损计算公式；建立所述能源传输网络的能量网络方程组，并根据所述能量网络方程组求解出所述能源传输网络中所有节点状态量，并结合所述损计算公式，基于热经济学原理，对所述能源传输网络中各股流的系统经济性和节能性进行评估，并对系统相关参数提出改进，减少能源和成本的浪费。源和成本的浪费。源和成本的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种能源系统的建模及综合分析的方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及能源领域以及热力学领域，具体涉及一种能源系统的建模及综合分析的方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]在能源紧缺和环境问题越来越严重的背景下，多种形式能源的综合利用已经成为必然的趋势，为了实现各种形式能源系统的综合统一，从能量传递和转化的基本公理上出发研究各能流传递和转换规律是十分必要的；而目前在多能流系统的能效分析和经济性分析等方面，大都局限于能量的角度和各能源子系统的独立分析，没有同时分析和评估系统的节能性和经济性，导致能源系统的相关参数设置不合理，从而导致能源和成本的浪费。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提出一种能源系统的建模及综合分析的方法、装置及存储介质，能够同时考虑到系统的节能性和经济性，评估系统的节能潜力，并对系统相关参数设置提出合理的改进方案，从而减少能源和成本的浪费。
[0004]本专利技术实施例提供了一种能源系统的建模及综合分析的方法，包括：
[0005]根据能源系统中能量流的传递公理，建立所述能源系统的能源传输网络中的能源子网对应的支路特性方程；
[0006]根据所述能源传输网络中传递与转换动力学方程，及所述支路特性方程建立传递过程中电的损计算公式、压的损计算公式和热的损计算公式；
[0007]建立所述能源传输网络的能量网络方程组，并根据所述状态方程组求解出所述能源传输网络中所有节点状态量；
[0008]根据所述所有节点状态量并结合所述电的损计算公式、所述压的损计算公式和所述热的损计算公式，对所述能源传输网络中流的系统经济性和节能性进行分析，并根据分析结果对所述能源传输网络的参数进行调整。
[0009]优选地，所述根据能源系统中能量流的传递公理，建立所述能源系统的能源传输网络中的能源子网对应的支路特性方程具体为：
[0010]根据能源系统中能量流的传递公理建立所述能源系统的能源传输网络中的能源子网对应的支路特性方程其中，所述支路特性方程表示电网络方程时，χ为电压，为电流，K为电导率，R
i
为热阻，l为圆柱形传递管路的长度；所述支路特性方程表示流体网络方程时，χ为压强，为体积流量，K为体积传递系数率，所述支路特性方程表示热网络方程时χ为温度，传热介质流率，K为传递线路传热系数；支路特性方程由广延量流在传输网络中的传递管路长度方向的积
分，A为广延量所流过的圆柱形传递管路的截面积，J
i
为广延量流密度，J
i
由所述传递公理得到；在所述传递公理中，F
i
是推动广延量传递的驱动力，K
i
是广延量χ
i
的传递系数，为共轭的强度量梯度。
[0011]优选地，所述根据所述能源传输网络中传递与转换动力学方程，及所述支路特性方程建立传递过程中电的损计算公式、压的损计算公式和热的损计算公式具体为：
[0012]根据所述能源传输网络中传递与转换的动力学方程建立损普遍计算公式其中，所述动力学方程中的ρ为介质密度，g
x
为单位体积介质中广延量χ的源强度，χ0为强度量χ的寂态值，为广延量的传递规律，该方程左侧就是随时间的变化率，右侧第一项表示通过体积元边界流入的右侧第二项表示在强度量梯度的推动下与其他形式之间的相互转换部分，右侧第三项表示伴随着基本广延量的产生而由其他形式的转换为该种形式的所述损普遍计算公式中ΔP代表能量损失，为传递过程中广延量的增加量，代表广延量流；
[0013]根据所述支路特性方程建立电的损计算公式其中，所述支路特性方程表示电网络方程时，χ为电压，为电流，K为电导率，R
i
为热阻，l为圆柱形传递管路的长度，在电网络中，电压的寂态值χ
e0
＝0，电损的大小等于电能损耗大小；所述支路特性方程表示流体网络方程时，χ为压强，为体积流量，K为体积传递系数率，所述支路特性方程表示热网络方程时χ为温度，传热介质流率，K为传递线路传热系数；所述电的损计算公式中L为圆柱形传递管路的长度，k
e
为电导率，A为广延量所流过的圆柱形传递管路的截面积，χ
eA
,χ
eE
分别为截面A和截面E的电压；
[0014]根据电损的计算过程建立压的损计算公式其中，在流体网络中，压能的寂态值为零，χ
pA
,χ
pE
分别为截面A和截面E的压强其中，R
p
是流阻，根据纳维叶-斯托克斯方程计算，ρ为流体密度，k
p
为流体网络中广延量的传递系数，为体积流量，f是流体摩擦系数；D为传递管道的直径；
[0015]建立的热的损计算公式其中：所述热的损计算公式中χ
h0
是温度的寂态值，通常取环境温度值，传递管路末端的温度值由苏霍夫温降公式求得：λ
h
是传递管路的传热系数；在热网络中，采用不可压缩流体作为传热介质，所述热的损的计算公式为熵增计算公式和热能损耗计算公式结合起来，所述熵增计算公式为ρ，c依次为传热介质的密度及其比热容，为传热介质流率，χ
hA
,χ
hE
分别为截面A和截面E的温度；所述热能损耗计算公式为：
[0016]优选地，所述建立所述能源传输网络的能量网络方程组，并根据所述状态方程组求解出所述能源传输网络中所有节点状态量具体为：
[0017]建立所述能源传输网络拓扑约束方程组将所述支路特性方程与所述拓扑约束方程组结合建立所述能源传输网络的能量网络方程组，求解所述能量网络方程组便得到所述能源传输网络中所有节点状态量；
[0018]其中，所拓扑约束方程组中所述A为关联矩阵，B
f
为基本回路矩阵，为广延量流矩阵，Δχ
i
为强度量差矩阵；所述支路特性方程表示电网络方程时，χ为电压，为电流，K为电导率，R
i
为热阻，l为圆柱形传递管路的长度；所述支路特性方程表示流体网络方程时，χ为压强，为体积流量，K为体积传递系数率，所述支路特性方程表示热网络方程时，χ为温度，传热介质流率，K为传递线路传热系数，l为圆柱形传递管路的长度，k
e
为电导率，A为广延量所流过的圆柱形传递管路的截面积。
[0019]优选地，所述根据所述所有节点状态量并结合所述电的损计算公式、所述压的损计算公式和所述热的损计算公式，对所述能源传输网络中流的系统经济性和节能性进行分析，并根据分析结果对所述能源传输网络的参数进行调整具体为：
[0020]根据所述所有节点状态量和所述电的损计算公式、所述压的损计算公式和所述热的损计算公式求出网络中各节点流数值，获取单位经济成本，并将非能量成本按单位流折算，计算出损成本；
[0021]计算技术经济系数其中，D
x
表示能量传递和转化过程的损值，C
Dx
为损成本，取为输入的平均成本，Z本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能源系统的建模及综合分析的方法，其特征在于，包括：根据能源系统中能量流的传递公理，建立所述能源系统的能源传输网络中的能源子网对应的支路特性方程；根据所述能源传输网络中传递与转换动力学方程，及所述支路特性方程建立传递过程中电的损计算公式、压的损计算公式和热的损计算公式；建立所述能源传输网络的能量网络方程组，并根据所述能量网络方程求解出所述能源传输网络中所有节点状态量；根据所述所有节点状态量并结合所述电的损计算公式、所述压的损计算公式和所述热的损计算公式，对所述能源传输网络中流的系统经济性和节能性进行分析，并根据分析结果对所述能源传输网络的参数进行调整。2.根据权利要求1所述的一种能源系统的建模及综合分析的方法，其特征在于，所述根据能源系统中能量流的传递公理，建立所述能源系统的能源传输网络中的能源子网对应的支路特性方程具体为：根据能源系统中能量流的传递公理建立所述能源系统的能源传输网络中的能源子网对应的支路特性方程其中，所述支路特性方程表示电网络方程时，χ为电压，为电流，K为电导率，R
i
为热阻，l为圆柱形传递管路的长度；所述支路特性方程表示流体网络方程时，χ为压强，为体积流量，K为体积传递系数率，所述支路特性方程表示热网络方程时χ为温度，传热介质流率，K为传递线路传热系数；支路特性方程由广延量流在传输网络中的传递管路长度方向的积分，A为广延量所流过的圆柱形传递管路的截面积，J
i
为广延量流密度，J
i
由所述传递公理得到；在所述传递公理中，F
i
是推动广延量传递的驱动力，K
i
是广延量χ
i
的传递系数，为共轭的强度量梯度。3.根据权利要求1所述的一种能源系统的建模及综合分析的方法，其特征在于，所述根据所述能源传输网络中传递与转换动力学方程，及所述支路特性方程建立传递过程中电的损计算公式、压的损计算公式和热的损计算公式具体为：根据所述能源传输网络中传递与转换的动力学方程建立损普遍计算公式其中，所述动力学方程中的ρ为介质密度，g
x
为单位体积介质中广延量χ的源强度，χ0为强度量χ的寂态值，为广延量的传递规律，该方程左侧就是随时间的变化率，右侧第一项表示通过体积元边界流入的右侧第二项表示在强度量梯度的推动下与其他形式之间的相互转换部分，右侧第三项表示伴随着基本广延量的产生而由其他形式的转换为该种形式的所述损普遍计算公式中
ΔP代表能量损失，为传递过程中广延量的增加量，代表广延量流；根据所述支路特性方程建立电的损计算公式其中，所述支路特性方程表示电网络方程时，χ为电压，为电流，K为电导率，R
i
为热阻，l为圆柱形传递管路的长度，在电网络中，电压的寂态值χ
e0
＝0，电损的大小等于电能损耗大小；所述支路特性方程表示流体网络方程时，χ为压强，为体积流量，K为体积传递系数率，所述支路特性方程表示热网络方程时χ为温度，传热介质流率，K为传递线路传热系数；所述电的损计算公式中L为圆柱形传递管路的长度，k
e
为电导率，A为广延量所流过的圆柱形传递管路的截面积，χ
eA
,χ
eE
分别为截面A和截面E的电压；根据电损的计算过程建立压的损计算公式其中，在流体网络中，压能的寂态值为零，χ
pA
,χ
pE
分别为截面A和截面E的压强其中，R
p
是流阻，根据纳维叶-斯托克斯方程计算，ρ为流体密度，k
p
为流体网络中广延量的传递系数，为体积流量，f是流体摩擦系数；D为传递管道的直径；建立的热的损计算公式其中：所述热的损计算公式中χ
h0
是温度的寂态值，通常取环境温度值，传递管路末端的温度值由苏霍夫温降公式求得：λ
h
是传递管路的传热系数；在热网络中，采用不可压缩流体作为传热介质，所述热的损的计算公式为熵增计算公式和热能损耗计算公式结合起来，所述熵增计算公式为ρ，c依次为传热介质的密度及其比热容，为传热介质流率，χ
hA
,χ
hE
分别为截面A和截面E的温度；所述热能损耗计算公式为：4.根据权利要求1所述的一种能源系统的建模及综合分析的方法，其特征在于，所述建立所述能源传输网络的能量网络方程组，并根据所述能量网络方程组求解出所述能源传输网络中所有节点状态量具体为：
建立所述能源传输网络拓扑约束方程组将所述支路特性方程与所述拓扑约束方程组结合建立所述能源传输网络的能量网络方程组，求解所述能量网络方程组便得到所述能源传输网络中所有节点状态量；其中，所拓扑约束方程组中所述A为关联矩阵，B
f
为基本回路矩阵，为广延量流矩阵，Δχ
i
为强度量差矩阵；所述支路特性方程表示电网络方程时，χ为电压，为电流，K为电导率，R
i
为热阻，l为圆柱形传递管路的长度；所述支路特性方程表示流体网络方程时，χ为压强，为体积流量，K为体积传递系数率，所述支路特性方程表示热网络方程时，χ为温度，传热介质流率，K为传递线路传热系数，l为圆柱形传递管路的长度，k
e
为电导率，A为广延量所流过的圆柱形传递管路的截面积。5.根据权利要求1所述的一种能源系统的建模及综合分析的方法，其特征在于，所述根据所述所有节点状态量并结合所述电的损计算公式、所述压的损计算公式和所述热的损计算公式，对所述能源传输网络中流的系统经济性和节能性进行分析，并根据分析结果对所述能源传输网络的参数进行调整具体为：根据所述所有节点状态量和所述电的损计算公式、所述压的损计算公式和所述热的损计算公式求出网络中各节点流数值，获取单位经济成本，并将非能量成本按单位流折算，计算出损成本；计算技术经济系数其中，D
x
表示能量传递和转化过程的损值，C
Dx
为损成本，取为输入的平均成本，Z代表按流数值折算的非能量成本，所述分能量成本包括设备成本、人工费用和运行费用；根据所述技术经济系数对所述能源传输网络中进行优化，使所述技术经济系数等于预设阈值N，损费用与非能量费用的比例达到节能与经济的合理分布，根据所述优化结果对所述能源传输网络中参数设置进行调整。6.一种能源系统的建模及综合分析的装置，其特征在于，包括：支路特性方程计算模块、损计算模块、节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢平平，卢斯煜，禤培正，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：