一种综合能源系统技术方案

本发明专利技术公开一种综合能源系统流分配解析追踪方法，包括：确定目标综合能源系统的网络拓扑信息、多能管线参数、多能负荷位置、多能源端位置、能源站设备参数及运行方式；通过综合能源系统表系统获取非平衡节点负荷数据，建立综合能源系统等效流机理模型；根据直接流计算方法，计算综合能源系统流分布情况，并建立综合能源系统路；对路进行综合能源系统网络无损化处理；分析综合能源系统源端

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统流分配解析追踪方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统能源品质分析
，涉及综合能源系统领域、综合能源系统有效能利用领域、电力系统领域、热力系统领域、燃气系统领域，特别涉及一种综合能源系统流分配解析追踪方法。

技术介绍

[0002]目前，全国统一的能源大市场还未完全形成，仍存在众多堵点、痛点，市场的区域分割、行业分割等问题还较严重。统一能源市场的构建促使能源商品属性愈发凸显，更加公平合理的能源价格机制亟待完善；“双碳”战略的推进促使各类可再生能源大量接入，多种可再生能源的消纳比例及消纳路径尚不明晰。
[0003]在过去的大量研究中传统电力潮流追踪算法为电力市场价格、绿电消纳方面提供了有力支撑。但是，随着能源互联网的不断演进和多能互补技术的发展，综合能源系统逐步发展为人类社会能源的主要承载形式，对多种能源价格制定和多种可再生能源协同消纳提出了更高的要求。由于分摊机制不合理、能源行业之间利益冲突等多方面因素，电力、天然气、热力市场基本采用单独定价，从经济层面上阻碍了能源互联协同发展；同时，不可再生能源具有能源品质的高低之分，可再生能源亦是如此，大量绿电、绿氢、地热等可再生能源被开发利用，其中，以光伏、风机为主的绿电占比最大，如何促进多种可再生能源协同消纳是双碳目标推进过程中的关键问题。借助综合能源系统流分配解析追踪方法，将综合能源系统的源
‑
网
‑
荷
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储各环节的流分配关系直观的展示给能源供应商、用能用户以及决策机构，为我国能源系统高质量发展、建立统一能源市场提供重要技术支撑。
[0004]综上所述，现有电力系统潮流追踪计算方法在含有电、气、热等多能源耦合的综合能源系统中存在局限性。作为多种能源形式的共有属性，能够统一表征综合能源系统的有效能，能够明晰综合能源系统中有效能在网络中的流动踪迹。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术中不能明晰综合能源系统中有效能在网络中的流动踪迹，基于等效流机理模型建立了综合能源系统流追踪模型，提出了一种综合能源系统流分配解析追踪方法，本专利技术可用于计算综合能源系统的有效能在网络中的流动踪迹，为综合能源系统的能源价格制定，构建以为交易对象的综合能源市场提供依据，为明晰可再生能源消纳路径和比例，促进可再生能源消纳提供技术支撑。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种综合能源系统流分配解析追踪方法，包括：
[0008]S1.确定目标综合能源系统的网络拓扑信息、多能管线参数、多能负荷位置、多能源端位置、能源站设备参数及运行方式；
[0009]S2.通过综合能源系统表系统获取非平衡节点负荷数据，建立综合能源系统
等效流机理模型；
[0010](201)所述综合能源系统表系统为安装在综合能源系统中各关键节点的装置，能够直接测量各关键节点的参数，所述参数包括但不限于势、流、负荷源端
[0011](202)所述综合能源系统等效流机理模型，包括电力系统等效流机理模型、天然气系统等效流机理模型、热力系统等效流机理模型和能源站模型：
[0012]S3.根据直接流计算方法，计算综合能源系统流分布情况，并建立综合能源系统路；所述综合能源系统路定义为由支路、阻抗、源、负荷各元件组成的流回路；
[0013]S4.对综合能源系统路进行综合能源系统网络无损化处理，以确保线路始端和末端的流一致；
[0014]S5.构建综合能源系统所有节点的总流向量、所有节点的注入流向量和所有节点上源端流向量的关系，并形成节点
‑
负荷流分配矩阵D；
[0015]S6.推导综合能源系统的源端
‑
负荷、源端
‑
支路的流分配关系。
[0016]进一步的，步骤S1中，所述综合能源系统的网络拓扑信息包括电力系统、天然气系统、氢能系统、热力系统、冷力系统的拓扑结构；所述综合能源系统的多能管线参数包括电力系统线路电阻、电抗、长度、型号，天然气系统管道长度、直径、型号，热力及冷力管道长度、直径、热传导系数和粗糙度；综合能源系统的多能负荷位置包括电力负荷、天然气负荷、氢能负荷、热力负荷、冷力负荷在拓扑中的位置；综合能源系统的多能源端位置包括电源、天然气门站、氢能门站、供热源、供冷源在拓扑中的位置；综合能源系统的能源站设备参数及运行方式包括能源站内部能源转换机组配置、机组型号、出力比例；所述电源包括发电厂和分布式新能源。
[0017]进一步的，步骤(202)中，
[0018]所述电力系统等效流机理模型中，电力线路流表示为节点压与电力系统支路介质流率的乘积形式：
[0019]式中：为电力节点压，等于节点电压
[0020]电力线路损表示为压差与电力系统支路介质流率的乘积形式：
[0021][0022]式中：和分别为线路两端节点压，分别等于两端节点电压和
[0023]电力节点注入流e
e,q
表示为节点压与节点注入电流的乘积形式：
[0024][0025]式中：为节点注入电流的共轭，选取电流由电力系统向节点内部注入为正方向，此时电源、电负荷、连接节点对应的e
e,q
分别为负值、正值、0；
[0026]n
e,l
维电力线路流列向量e
e
、n
e,l
维电力线路损列向量Δe
e
、n
e,n
维电力节点注
入流列向量e
e,q
分别表示为：
[0027][0028][0029][0030]式中：A
e,
‑
和A
e
分别为电力系统的流出节点
‑
支路关联矩阵和节点
‑
支路关联矩阵，阶数均为n
e,n
×
n
e,l
；和分别为n
e,n
维电力节点压列向量和n
e,n
维电力节点注入电流共轭列向量；为n
e,l
维电力线路电流共轭列向量；
[0031]所述天然气系统等效流机理模型中，天然气管道流表示为节点压与天然气系统介质流率m
g
的乘积形式：
[0032]e
g
＝U
g
m
g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(37)
[0033]式中：U
g
为天然气节点压，等于节点势p
g
；
[0034]天然气管道损表示为压差与天然气系统介质流率m
g
的乘积形式：
[0035]Δe
g
＝(U
g1
‑
U
g2
)m
g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统流分配解析追踪方法，其特征在于，包括：S1.确定目标综合能源系统的网络拓扑信息、多能管线参数、多能负荷位置、多能源端位置、能源站设备参数及运行方式；S2.通过综合能源系统表系统获取非平衡节点负荷数据，建立综合能源系统等效流机理模型；(201)所述综合能源系统表系统为安装在综合能源系统中各关键节点的装置，能够直接测量各关键节点的参数，所述参数包括但不限于势、流、负荷源端(202)所述综合能源系统等效流机理模型，包括电力系统等效流机理模型、天然气系统等效流机理模型、热力系统等效流机理模型和能源站模型：S3.根据直接流计算方法，计算综合能源系统流分布情况，并建立综合能源系统路；所述综合能源系统路定义为由支路、阻抗、源、负荷各元件组成的流回路；S4.对综合能源系统路进行综合能源系统网络无损化处理，以确保线路始端和末端的流一致；S5.构建综合能源系统所有节点的总流向量、所有节点的注入流向量和所有节点上源端流向量的关系，并形成节点
‑
负荷流分配矩阵D；S6.推导综合能源系统的源端
‑
负荷、源端
‑
支路的流分配关系。2.根据权利要求1所述一种综合能源系统流分配解析追踪方法，其特征在于，步骤S1中，所述综合能源系统的网络拓扑信息包括电力系统、天然气系统、氢能系统、热力系统、冷力系统的拓扑结构；所述综合能源系统的多能管线参数包括电力系统线路电阻、电抗、长度、型号，天然气系统管道长度、直径、型号，热力及冷力管道长度、直径、热传导系数和粗糙度；综合能源系统的多能负荷位置包括电力负荷、天然气负荷、氢能负荷、热力负荷、冷力负荷在拓扑中的位置；综合能源系统的多能源端位置包括电源、天然气门站、氢能门站、供热源、供冷源在拓扑中的位置；综合能源系统的能源站设备参数及运行方式包括能源站内部能源转换机组配置、机组型号、出力比例；所述电源包括发电厂和分布式新能源。3.根据权利要求1所述一种综合能源系统流分配解析追踪方法，其特征在于，步骤(202)中，所述电力系统等效流机理模型中，电力线路流表示为节点压与电力系统支路介质流率的乘积形式：式中：为电力节点压，等于节点电压电力线路损表示为压差与电力系统支路介质流率的乘积形式：式中：和分别为线路两端节点压，分别等于两端节点电压和电力节点注入流e
e,q
表示为节点压与节点注入电流的乘积形式：式中：为节点注入电流的共轭，选取电流由电力系统向节点内部注入为正方向，此时
电源、电负荷、连接节点对应的e
e,q
分别为负值、正值、0；n
e,l
维电力线路流列向量e
e
、n
e,l
维电力线路损列向量Δe
e
、n
e,n
维电力节点注入流列向量e
e,q
分别表示为：分别表示为：分别表示为：式中：A
e,
‑
和A
e
分别为电力系统的流出节点
‑
支路关联矩阵和节点
‑
支路关联矩阵，阶数均为n
e,n
×
n
e,l
；和分别为n
e,n
维电力节点压列向量和n
e,n
维电力节点注入电流共轭列向量；为n
e,l
维电力线路电流共轭列向量；所述天然气系统等效流机理模型中，天然气管道流表示为节点压与天然气系统介质流率m
g
的乘积形式：e
g
＝U
g
m
g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中：U
g
为天然气节点压，等于节点势p
g
；天然气管道损表示为压差与天然气系统介质流率m
g
的乘积形式：Δe
g
＝(U
g1
‑
U
g2
)m
g
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)式中：U
g1
和U
g2
分别为管道两端节点压，分别等于两端节点势p
g1
和p
g2
；天然气节点注入流e
g,q
表示为节点压与节点注入气流率的乘积形式：e
g,q
＝U
g
m
g,q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式中：m
g,q
为节点注入气流率，选取气流由天然气系统向节点内部注入为正方向，此时气源、气负荷、连接节点对应的e
g,q
分别为负值、正值、0；n
g,p
维天然气管道流列向量e
g
、n
g,p
维天然气管道损列向量Δe
g
、n
g,n
维天然气节点注入流列向量e
g,q
分别表示为：分别表示为：e
g,q
＝diag(U
g
)m
g,q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)式中：A
g,
‑
和A
g
分别为天然气系统的流出节点
‑
支路关联矩阵和节点
‑
支路关联矩阵，阶数均为n
g,n
×
n
g,p
；U
g
和m
g,q
分别为n
g,n
维天然气节点压列向量和n
g,n
维天然气节点注入气流率列向量；所述热力系统等效流机理模型中，热力支路流表示为节点压与对应热力系统支路介质流率m
h
的乘积：e
h
＝U
h
m
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)热力支路损表示为支路两端节点压差与对应热力系统支路介质流率m
h
的乘积：Δe
h
＝(U
h1
‑
U
h2
)m
h
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)式中：U
h1
和U
h2
分别为热力支路两端的节点压；热力节点注入流e
h,q
表示为节点压与节点注入水质量流率m
h,q
的乘积：
e
h,q
＝(p
s
‑
p
r
)m
h,q
＝U
h
m
h,q
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)式中：m
h,q

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，周天烁，李家熙，李宜哲，贾宏杰，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：