[发明专利]一种基于非平衡节点㶲的综合能源系统㶲流直接计算方法

说明书

本发明公开一种基于非平衡节点的综合能源系统流直接计算方法，包括：已知非平衡节点的条件下，建立热力系统水力‑热力‑流直接计算模型并求解得到热力系统的流分布；建立电力系统三相流直接计算模型，求解得到电力系统的流分布；建立天然气系统气压‑流直接计算模型，采用牛顿节点法求解得到天然气系统的流分布；由集线器模型更新迭代综合能源系统内热力系统、电力系统和天然气系统之间的流交互信息，迭代过程中更新能源站在各能源系统中消耗或供应的求解热力系统、电力系统和天然气系统的流分布，直到满足当前综合能源系统的运行条件；获取整个综合能源系统的流及势分布。

技术领域

本发明涉及综合能源系统领域，能源系统有效能及能源品质分析，尤其涉及已知非平衡节点功率条件下的综合能源系统流直接计算方法。

背景技术

日益突出的环境和资源问题导致全社会对高效绿色能源利用日趋迫切，综合能源系统作为多能利用的一种形态，得到了社会各界的广泛关注。综合能源系统中不同形式能源的品质存在差异，作为一种度量，兼顾了能量的“量”和“质”，目前关于综合能源系统中的研究大多集中在某一具体能源转换过程中变化情况，或将综合能源系统视为黑箱模型，以效率为评价指标指导系统优化或者控制。有研究建立了在多能管线中传递理论。有研究考虑了综合能源系统的网络属性，提出了综合能源系统流机理和分析方法，定义了势、势差等概念，分析了综合能源系统整体和局部的平衡关系。

综合能源系统流机理和分析方法的提出，使稳态下各能源网络有效能的流动及损耗情况可被直观了解，流分布反映了各能源环节的能源品质特征，可实现高品质能量流动轨迹追踪，为能源系统品质优化提供分析依据。类似于潮流计算模型的作用，面向综合能源系统的流计算模型的建立是大规模系统能源品质量化研究的基础。目前，综合能源系统多能流、碳流的计算模型较为完善，有研究提出了适用于电-气-热耦合能源系统多能流计算的拓展牛顿-拉夫逊算法；有研究建立了电-气-热耦合系统统一能路模型以获得系统的能流分布。碳流计算依托于能流，有研究基于电力潮流建立了碳流理论框架，有研究在其基础上建立了电力系统碳流计算模型，有研究基于多能流将碳流计算理论拓展到多能耦合系统。可以预见，作为能量的一部分，以多能流为基础建立流计算模型是切实可行的。

基于流计算模型可以有效求解综合能源系统的流分布，即有效能的分布，进而对整个系统或局部的能源品质特征展开分析。因此，有必要研究综合能源系统不同环节的流计算方法，建立综合能源系统流计算模型，旨在为综合能源系统的能源品质特征分析提供一种便捷高效的分析工具。考虑到已知非平衡节点的场景，本发明旨在提出基于非平衡节点的综合能源系统流直接计算方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于非平衡节点的综合能源系统流直接计算方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于非平衡节点的综合能源系统流直接计算方法，包括：

S1、已知非平衡节点的条件下，基于热力系统流机理模型，建立热力系统水力-热力-流直接计算模型，采用水力模型和热力-流模型交替迭代算法求解热力系统水力-热力-流直接计算模型，得到热力系统的流分布；

S2、已知非平衡节点的条件下，基于电力系统流计算模型，建立电力系统三相流直接计算模型，提出求解算法；采用牛拉法、PQ分解法或前推回代法其中的一种算法求解电力系统三相流直接计算模型，得到电力系统的流分布；

S3、已知非平衡节点的条件下，基于天然气系统流计算模型，建立天然气系统气压-流直接计算模型，提出求解算法；采用牛顿节点法求解天然气系统气压-流直接计算模型，得到天然气系统的流分布；

S4、由集线器模型更新迭代综合能源系统内热力系统、电力系统和天然气系统之间的流交互信息，迭代过程中更新能源站在各能源系统中消耗或供应的，求解热力系统、电力系统和天然气系统的流分布，直到满足当前综合能源系统的运行条件；获取整个综合能源系统的流及势分布。