[发明专利]基于层次模型的综合能源系统仿真计算方法、装置、综合能源系统和计算机可读存储介质

说明书

本发明的实施例提供了一种基于层次模型的综合能源系统仿真计算方法、装置、综合能源系统和计算机可读存储介质，涉及能源系统技术领域。基于层次模型的综合能源系统仿真计算方法包括：构建层次解耦模型；利用层次解耦模型，先求解低层次的能源子系统，再求解高层次的能源子系统；系统层次计算收敛。该方法基于层次解耦模型，顺序求解各个能源子系统，单次计算的矩阵规模减小，避免将整个系统联立求解，仿真效率和稳定性更好。

技术领域

本发明涉及能源系统技术领域，具体而言，涉及一种基于层次模型的综合能源系统仿真计算方法、装置、综合能源系统和计算机可读存储介质。

背景技术

在该综合能源系统中，包含锅炉、离心泵、水罐、阀门、换热器等设备，负荷包括采暖负荷和热水负荷，同时系统与外部电网连接，负责向离心泵提供电能。热源包括两个燃气锅炉，水力管网采用常见的“质调节”模式，管网中水的流量主要由泵的转速和阀门开度决定，蓄热水罐在源荷不平衡或价差较大时具备调峰作用。

目前综合能源能量流的仿真计算主要有两类：统一求解法和顺序求解法。统一求解法的主要不足有：由于不同能源系统物理特性、参数量级差异大，在算法求解方面要求较高，整体仿真效率不高，仿真计算鲁棒性不高；并且各能源系统之间实际上仅存在弱耦合，大多数统一能量流计算主要考虑不同系统的能量功率平衡，而忽视了热力系统中的动量平衡，难以反映系统真实特点；目前大多数统一求解方法针对特定场景，缺乏整体架构设计，方法的可扩展性与通用性较差。顺序求解法则采用解耦的思想，直到耦合状态给定值的变化小于给定阈值后达到整体收敛。

发明内容

本发明的目的包括提供一种基于层次模型的综合能源系统仿真计算方法、装置、综合能源系统和计算机可读存储介质，其能够在系统解耦后先判定各个能源子系统的求解顺序，按照层次化结构顺序判定求解顺序，避免将整个系统联立求解，仿真效率和稳定性更好。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种基于层次模型的综合能源系统仿真计算方法，基于层次模型的综合能源系统仿真计算方法包括：

构建层次解耦模型；

利用层次解耦模型，先求解低层次的能源子系统，再求解高层次的能源子系统；

系统层次计算收敛。

在可选的实施方式中，构建层次解耦模型的步骤包括：

对综合能源系统进行建模，能量耦合元件将综合能源系统拆分成不同的子系统，子系统间相互连接构成一个具有层次结构的模型。

在可选的实施方式中，利用层次解耦模型，先求解低层次的能源子系统，再求解高层次的能源子系统的步骤包括：

利用拓扑排序算法，判定各能源子系统的求解顺序。

在可选的实施方式中，利用层次解耦模型，先求解低层次的能源子系统，再求解高层次的能源子系统的步骤包括：

进行水热力子系统计算；

进行直流电力子系统计算；

进行交流电力子系统计算。

在可选的实施方式中，进行水热力子系统计算的步骤包括：

初始化水力系统的水力参数；

将水力参数代入热力方程实现线性化，并进行热力求解，直至水热力收敛。

在可选的实施方式中，将水力参数代入热力方程实现线性化，直至水热力收敛的步骤包括：

对于不可压缩流体，进行热力求解后，则判定水热力收敛；

对于可压缩流体，联合气体状体方程和水力方程进行求解，热力计算得到的温度与水热力子系统计算中预设的温度一致，则判定水热力收敛。