[發明專利]一種綜合能源系統能量樞紐模型的標準化構建方法

在審

• 申請號: 201910572554.1
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110266004A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 張冬冬;劉天晧;張建松
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/28;G06F17/11;G06F17/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種綜合能源系統能量樞紐模型的標準化構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將一個復雜綜合能源系統能量樞紐模型分成若干簡單綜合能源系統能量樞紐模型；

2)簡單綜合能源系統能量樞紐模型的所有設備均不存在能量傳遞關系，因此可以直接列出其耦合矩陣；

3)通過將每一個簡單綜合能源系統能量樞紐模型的耦合矩陣進行有序疊乘，計算出整個復雜綜合能源系統能量樞紐模型的耦合矩陣，從而構建得到該綜合能源系統標準化能量樞紐模型。

2.根據權利要求1所述的綜合能源系統能量樞紐模型的標準化構建方法，其特征在于，步驟1)中，將一個復雜綜合能源系統能量樞紐模型分成若干簡單綜合能源系統能量樞紐模型的具體方法如下：

將復雜綜合能源系統按照能量流流入的順序轉化成若干簡單綜合能源系統，復雜綜合能源系統的計算公式表示如下：

P_step,k＝C_step,kP_step,k-1,k＝1,....,n；

式中，n是所分的簡單綜合能源系統總數；C_step,k為第k個簡單綜合能源系統的耦合矩陣；P_step,(i-1)是第k個簡單綜合能源系統輸入能量；P_input是整個復雜綜合能源系統的輸入能量；L_load是整個復雜綜合能源系統的負荷。

3.根據權利要求1所述的綜合能源系統能量樞紐模型的標準化構建方法，其特征在于，步驟1)中，當綜合能源系統能存在能量環流時，通過在綜合能源系統能量樞紐模型增加一個限定方程的方式考慮能量環流的情況，具體如下：

在綜合能源系統找到第N層設備k的輸出能量Q_k是第M層設備j的輸出能量P_j，其中M<N；此時，增加P_j＝Q_k這一約束，則認為設備k和設備j之間沒有能量傳遞關系。

4.根據權利要求1所述的綜合能源系統能量樞紐模型的標準化構建方法，其特征在于，針對不同的簡單綜合能源系統在設備空缺，不同層的能量樞紐模型的耦合矩陣不匹配的問題，在這些設備空缺的位置人為加入能量轉換效率為1的虛擬的能量分配設備。

5.根據權利要求1所述的綜合能源系統能量樞紐模型的標準化構建方法，其特征在于，步驟1)中，對儲能設備位置的概念進行擴展，方法如下：

將儲能設備整合到能量樞紐模型后，其輸入輸出能源的關系為下式：

因此，儲能設備的位置能夠被擴展到能量轉換任意位置。

6.根據權利要求1所述的綜合能源系統能量樞紐模型的標準化構建方法，其特征在于，在耦合矩陣建模過程中，對負荷需求響應的概念進行擴展，負荷需求包括兩種情形：

1)負荷需求通過不同形式的能量來實現；

2)根據能源價格或激勵來調整不同類型的能源在某個時間段的需求；

情形1)中，負荷側的能量轉換裝置包含在能量樞紐模型中，并看作一個整體，通過對整個能量樞紐模型進行最優調度的計算，得到消費者對不同形式的能量的最優分配策；

情形2)中，將能源負荷從高價格時間區間重新分配到低價格時間區間，需求響應被視為虛擬存儲器，其被安裝在輸出端子中，充能和釋能效率為1；

需求響應表示為：

式中，表示在時段t的初始負荷向量；表示在時段t的負荷轉移向量；表示在時段t的實際負荷向量；因此，限制條件表示為：

式中，是需求響應中的最大可參與調節的負荷向量；

由于需求響應能夠被認為是存儲效率為1的虛擬能量存儲設備，因此需求響應通過使用能量中提到的方法來解決，因此，包含存儲和需求響應的能量樞紐模型表示為：