基于统一网路的电热综合能源模型构建方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术涉及基于统一网路的电热综合能源模型构建方法、系统及介质，首先输入热力网络中各节点的热功率，根据统一电路形式的电热系统模型中的热力系统模型，输出各节点热功率，根据获取的热电比，输出所有CHP端口的电功率，根据统一电路形式的电热系统模型中的简化电力系统模型，输出所有节点电功率，判断是否满足平衡节点裕度要求，若不满足要求，则重复输入热力网络中各节点的热功率直至满足条件。本发明专利技术将含有多种元件的复杂电网等值为简单电网，为电热综合能源系统中的各类分析与控制技术提供方便；将热网系统等值为电路形式，为电热综合能源系统中各模块的建模提供指导。热综合能源系统中各模块的建模提供指导。热综合能源系统中各模块的建模提供指导。

【技术实现步骤摘要】
基于统一网路的电热综合能源模型构建方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及电热综合能源系统建模领域，尤其是涉及基于统一网路的电热综合能源模型构建方法及系统。

技术介绍

[0002]电热综合能源系统在促进新能源的多级利用和消纳上起着积极意义，能有效提高可再生能源利用率。类比电力系统形式，将复杂电热综合能源系统等效为电路模拟，统一的刻画综合能源系统，为运行调度等提供高效方法。
[0003]目前主流的多能流统一建模方法主要包括能源集线器(EH)建模法和统一能路建模法。其中，能源集线器建模法的思路是将一个多能流系统抽象成一个输入/输出双端口网络，可以对各子系统间的耦合关系进行描述，来表示出电、热、气、冷等能源间的转化、存储和分配关系。EH建模法的核心是通过耦合矩阵C将各能流输入P和输出L相互联系，满足关系式L＝CP。能源集线器的优点在于该模型仅考虑能量的输入输出，对分析各区域等级的综合能源系统均有较强的适用性，并实现耦合系统的解耦，具有良好的可扩展性。但存在对于耦合矩阵的奇异情况尚且无法处理等缺点。
[0004]统一能路建模法是借鉴电力系统从电磁场到电路的推演方法论，应用于气路、水路和热路的分析中，将多能流网络转化为统一能路图，从而可以刻画热网与气网的支路特性和拓扑约束，为大规模综合能源系统的建模、优化运行提供理论依据和高效方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种能够将复杂电热综合能源系统等效为电路模拟的等值方法，一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，可应用于各类电热系统的分析与控制技术中。
[0006]本专利技术将电热综合能源系统中的电力网络和热力网络进行等效处理，将含有多种元件的复杂电网等值为简单电网，将热网系统等值为电路形式，并通过耦合设备进行耦合，为电热综合能源系统中各模块的建模提供指导。
[0007]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0008]一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，包括：
[0009]根据所有发电机的电压相量、CHP端口的电压相量、电网中等效负荷的下网电流相量、电网中直流换流器的交流侧电流相量、发电机和CHP节点的电流以及电压相量、电网参数，确定电网网络方程，将电网网络方程进行转换，得到简单电力系统；
[0010]获取所有管道端口的质流量和温度相量并结合热网参数，确定热网网络方程；
[0011]根据所有CHP机组端口的电功率和热功率、简单电力系统、热网网络方程，构建CHP模型，利用CHP模型将电力系统和热力系统进行耦合，得到统一电路形式的电热系统；
[0012]给定热力系统中各节点的热功率、电功率初始值，根据统一电路形式的电热系统，输出各节点的实际热功率、实际电功率，确定初始值与各节点的实际功率之间的差值，根据
最大差值与平衡节点裕度之间的比较结果，判断热力系统是否满足平衡节点裕度要求；
[0013]在热力系统满足平衡节点裕度要求时，输出热力系统中各运行节点电、热功率，得到系统整体运行状况。
[0014]在上述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，若热力系统不满足满足平衡节点裕度要求，则重复输入热力网络中各节点的热功率直至满足条件。
[0015]在上述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，根据所有发电机的电压相量、CHP端口的电压相量、电网中等效负荷的下网电流相量、电网中直流换流器的交流侧电流相量、发电机和CHP节点的电流以及电压相量、电网参数，确定电网网络方程，将电网网络方程进行转换，得到简单电力系统下网络方程，具体包括：
[0016]电网网络方程的表达式如下：
[0017][0018]式中，I
LD
表示电网中等效负荷的电流相量，V
LD
表示电网中等效负荷的电压相量；I
DC
表示电网中交直流公共耦合点的电流相量，V
D
C表示电网中交直流公共耦合点的电压相量；V
T
表示为电网中联络节点的电流相量；I
G
表示所有发电机和CHP节点的电流相量、V
G
表示为表示所有发电机和CHP节点的电压相量；Y表示为电网参数中的等效阻抗参数；
[0019]将电网网络方程化简为式(2)的形式
[0020][0021]式中，I
L
表示广义负荷节点电流相量，V
L
表示广义负荷节点电压相量；Y
LL
表示广义负荷节点对应阻抗矩阵，Y
LG
表示广义负荷与发电机对应的阻抗矩阵，Y
GL
表示发电机与广义负荷对应的阻抗矩阵；Y
GG
表示发电机节点对应阻抗矩阵；
[0022]其中，
[0023]V
L
＝MV
G
+Z
LL
I
L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，M＝
‑
Z
LL
Y
LG
；
[0024]令等值电压源令等值阻抗将公式(2)转换进行转换，得到简单电力系统。
[0025]在上述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，等值电路形式的热力系统获取，具体包括：
[0026]根据包括CHP处端口的所有管道端口的质流量和温度相量，结合热网参数，类比电路形式，将热网也用一组包含阻性能路元件的支路特性，即等值网络模型，列写出如式(4)形式的热网网络方程
[0027][0028]式中，Φ
g，o
、Φ
g，i
、Φ
h，o
、Φ
h，i
分别表示供水网络中支路出口节点、供水网络中支路
入口节点、回水网络中支路出口节点、回水网络中支路入口节点的热功率；Z表示拉式变化下单位长度支路阻抗，其中，Φ＝cmΔT，c表示水比热容；m表示管道质量流量参数；ΔT表示管道供回水参数差值。
[0029]在上述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，利用CHP模型将电力系统和热力系统进行耦合，得到统一电路形式的电热系统，CHP包括抽凝式蒸汽轮CHP机组和燃气轮机CHP机组，其中，
[0030]燃气轮机CHP机组的热力生产与电力生产关系(即热电比)如式(5)所示
[0031][0032]式中，c
CHP
为热电比，Φ
CHP
表示为CHP热功率；P
CHP
表示为CHP的电功率；；
[0033]抽凝式蒸汽轮CHP机组的热力生产与电力生产关系如式(6)所示
[0034][0035]式中，Z
CHP
为热电比，P
all
为机组全冷凝模式下的电出力，η为效率，f
v
为输送燃料的速率。
[0036]在上述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，其特征在于，包括：根据所有发电机的电压相量、CHP端口的电压相量、电网中等效负荷的下网电流相量、电网中直流换流器的交流侧电流相量、发电机和CHP节点的电流以及电压相量、电网参数，确定电网网络方程，将电网网络方程进行转换，得到简单电力系统；获取所有管道端口的质流量和温度相量并结合热网参数，确定热网网络方程；根据所有CHP机组端口的电功率和热功率、简单电力系统、热网网络方程，构建CHP模型，利用CHP模型将电力系统和热力系统进行耦合，得到统一电路形式的电热系统；给定热力系统中各节点的热功率、电功率初始值，根据统一电路形式的电热系统，输出各节点的实际热功率、实际电功率，确定初始值与各节点的实际功率之间的差值，根据最大差值与平衡节点裕度之间的比较结果，判断热力系统是否满足平衡节点裕度要求；在热力系统满足平衡节点裕度要求时，输出热力系统中各运行节点电、热功率，得到系统整体运行状况。2.根据权利要求1所述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，其特征在于，若热力系统不满足满足平衡节点裕度要求，则重复输入热力网络中各节点的热功率直至满足条件。3.根据权利要求2所述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，其特征在于，根据所有发电机的电压相量、CHP端口的电压相量、电网中等效负荷的下网电流相量、电网中直流换流器的交流侧电流相量、发电机和CHP节点的电流以及电压相量、电网参数，确定电网网络方程，将电网网络方程进行转换，得到简单电力系统下网络方程，具体包括：电网网络方程的表达式如下：式中，I
LD
表示电网中等效负荷的电流相量，V
LD
表示电网中等效负荷的电压相量；I
DC
表示电网中交直流公共耦合点的电流相量，V
DC
表示电网中交直流公共耦合点的电压相量；V
T
表示为电网中联络节点的电流相量；I
G
表示所有发电机和CHP节点的电流相量、V
G
表示为表示所有发电机和CHP节点的电压相量；Y表示为电网参数中的等效阻抗参数；将电网网络方程化简为式(2)的形式式中，I
L
表示广义负荷节点电流相量，V
L
表示广义负荷节点电压相量；Y
LL
表示广义负荷节点对应阻抗矩阵，Y
LG
表示广义负荷与发电机对应的阻抗矩阵，Y
GL
表示发电机与广义负荷对应的阻抗矩阵；Y
GG
表示发电机节点对应阻抗矩阵；其中，V
L
＝MV
G
+Z
LL
I
L
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)式中，M＝
‑
Z
LL
Y
LG
；
令等值电压源令等值阻抗将公式(2)转换进行转换，得到简单电力系统。4.根据权利要求3所述的一种基于统一网路的电热综合能源模型构建方法，其特征在于，等值电路形式的热力系统获取，具体包括：根据包括CHP处端口的所有管道端口的质流量和温度相量，结合热网参数，类比电路形式，将热网也用一组包含阻性能路元件的支路特性，即等值网络模型，列写出如式(4)形式的热网网络方程式中，Φ
g，o
、Φ
g，i

【专利技术属性】
技术研发人员：宋琳，兰天楷，柯德平，吴浩天，徐箭，廖思阳，郑景文，凌在汛，崔一铂，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：