[發明專利]一種綜合能源系統的動態仿真系統和方法

有效

• 申請號: 202011292817.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112100870B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 李克成;李德智;劉鎧誠;陳洪銀;何桂雄;金璐;張新鶴;唐艷梅;鐘鳴;閆華光;覃劍;黃偉
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種綜合能源系統的動態仿真系統和方法，系統包括依次連接的建模模塊、仿真模塊和應用模塊；建模模塊用于構建綜合能源場景仿真模型；仿真模塊用于對綜合能源系統進行仿真，得到仿真結果；應用模塊用于基于仿真結果對仿真控制指令和仿真參數數據進行修正，并將修正后的仿真控制指令和仿真參數數據傳輸給仿真模塊，本發明只需要構建綜合能源場景仿真模型，建模過程方便快捷，通過應用模塊和仿真模塊能夠實現動態實時仿真，為仿真模塊對綜合能源系統的仿真提供基礎，保證了仿真結果的準確性；實現綜合能源系統各子系統的聯合仿真，反映綜合能源系統工況變化時的動態過程，能夠滿足故障診斷等精細化分析時的數據要求。

技術領域

本發明涉及綜合能源運行仿真技術領域，具體涉及一種綜合能源系統的動態仿真系統和方法。

背景技術

綜合能源打破了傳統電力、熱力和燃氣等能源系統各自獨立運行的狀態，實現電、熱\冷、氣等各類能量的生產、傳輸、轉化、存儲和分配等各環節的協同互動，在滿足不同場景下用戶各類負荷需求的前提下，對能量進行梯級、高效、清潔利用，效提升能源供應靈活度及能源綜合利用率，提高可再生能源的消納能力并有效降低碳排放，實現經濟效益和社會效益雙豐收。

綜合能源系統中電、冷/熱、氣等各類能源形式相互耦合轉換，與單一形式的能量系統相比，其物理設備構成和運行調節方式的復雜度顯著提高，進而為綜合能源系統的設計、運行、評價、優化等工作帶來挑戰。基于多能流的混合能源仿真技術能夠對綜合能源系統運行狀態、控制響應過程等進行精細模擬，進而為綜合能源系統規劃設計、優化運行、狀態診斷和能效提升等提供數據和技術支撐，是開展綜合能源服務的關鍵基礎支撐技術。由于電、冷/熱、氣等不同形式能量在建模、分析等方面差異大，現在技術中綜合能源仿真主要有兩種方式：

（1）使用電力、熱力和燃氣領域專業仿真技術對各自子系統進行分立建模，并通過接口進行通訊，同步仿真數據。仿真時，電力、熱力和燃氣三類子系統各自迭代計算，然后通過能量耦合元件進行信息傳遞，以完成整個能源系統的仿真計算。這種方式能夠借助各自領域成熟技術進行仿真，但業務人員需要操作不同的軟件，對業務人員的專業知識和相互協同建模要求高，建模過程復雜、靈活度不高，同時受不同軟件限值，未考慮仿真過程中數學模型與實際物理設備的通訊，不能實現動態實時仿真。

（2）在現有電力系統仿真工具的基礎建立固定效率熱力和燃氣設備模型，使用高斯-賽德爾交替迭代等方法對包含電力、天然氣和熱力網絡、耦合元件方程的代數方程組進行求解，獲得綜合能源系統的穩態能量流。這種方式能夠實現綜合能源系統的快速建模仿真，但對于熱力和燃氣系統的設備模型往往采用固定效率線性模型，模型和仿真結果的精細化不夠，主要反映了設備能量平衡的外特性，不考慮設備內部具體參數的變化，得到的計算結果主要為設備的能量（功率）值，如溫度/壓力等精細化數據無法得到。其次受限于動態模型的計算復雜度高，以及熱力系統和燃氣系統固定效率模型的特點，只能實現系統的穩態仿真，不能反映工況變化時的動態過程，難以滿足故障診斷等精細化分析時的數據要求。

發明內容

為了克服上述現有技術中建模過程復雜高且難以實現動態實時仿真的不足，本發明提供一種綜合能源系統的動態仿真系統，包括依次連接的建模模塊、仿真模塊和應用模塊；

所述建模模塊用于基于被仿真的綜合能源系統從預先構建的模型庫中選擇相應的設備仿真模型構建綜合能源場景仿真模型；

所述仿真模塊用于基于所述綜合能源場景仿真模型以及應用模塊下發的仿真控制指令和仿真參數數據對綜合能源系統進行仿真，得到的仿真結果；

所述應用模塊用于基于所述仿真結果對仿真控制指令和仿真參數數據進行修正，并將修正后的仿真控制指令和仿真參數數據傳輸給仿真模塊。

所述模型庫用于存儲設備仿真模型；

所述第二建模單元用于基于各子系統的設備仿真模型構建綜合能源場景仿真模型。