[發明專利]綜合能源系統可靠性-效率擴散結構分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110499229.4
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113421169B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 章楠;孔凡淇;林小杰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;G06F30/20;G06F17/16
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種綜合能源系統可靠性-效率擴散結構分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，系統節點可靠性和效率指標建模；步驟S2，核心節點選取與指標位勢計算；步驟S3，系統可靠性和能效指標擴散結構建模；步驟S4，擴散結構源阱位置診斷與關聯性分析；

所述的步驟S1中：

首先，根據節點的能流狀態分布規律進行節點供能可靠性評估，建立綜合能源系統節點可靠性模型：

其中R_i為節點i的可靠性指標值，C為節點的狀態總數，y_s和p_s分別為節點的產能狀態量及該狀態量出現的概率，為節點目標產能量；

進一步地，采用能效η_i和效率φ_i作為表征系統能源效率的指標，則效率與可靠性在擴散結構上的協同關系滿足：

η_i＝P_i/C_i

其中P_i和C_i表示節點i的能源生產量與能源消費量，λ_i和表示節點i的輸出能源的能級系數和輸入能源的能級系數；

所述的步驟S2中：

選取工業園區內的可控型供能單元和大型用能主體作為核心節點；其中，大型用能主體要求用能量占整個綜合能源系統用能總量的15％以上；

工業園區綜合能源系統中所有節點共同構成擴散場，處于其中的各個節點之間由于其自身供需特性而存在一定的交互關系，但這種交互的廣度和深度會因為節點的特性而產生位勢差，這種位勢差導致了節點間的可靠性、能效與效率的流動和擴散，節點的相關指標的位勢為：

其中為節點i在指標k上的位勢，為節點i在指標k上的存量，和分別表示節點i在指標k上在系統中的相對位置和影響半徑；取

所述的步驟S3中：

假設核心節點i和成員節點j在指標k上可以進行擴散，則核心節點i的效用函數為：

擴散發生的必要條件是：

節點間擴散模型為：

其中，其中為擴散效益指標，表示核心節點i在指標k上進行擴散的單位成本，和分別表示節點i和節點j在指標k上因擴散而導致的存量變化；

所述的步驟S4中：

根據步驟S3建立的擴散模型，計算出各個節點的可靠性、能效和效率的擴散量；采用鄰接矩陣的方式表示節點間的擴散關系，即如下空間擴散矩陣：

其中表示節點i從節點j獲得的擴散量；

通過最大特征值對應的特征向量即最大擴散方向之間的夾角，表示系統可靠性與系統能效、系統效率之間的擴散結構的協同程度：

θ^ij＝|cosEⁱ,E^j|

其中θ^ij表示擴散指標Eⁱ與擴散指標E^j之間的協同程度，取值范圍為[0,1]，θ^ij越接近于1，擴散指標Eⁱ與擴散指標E^j的擴散結構協同效應越強。

2.根據權利要求1所述的一種綜合能源系統可靠性-效率擴散結構分析方法，其特征在于，所述方法不僅適用整體系統擴散結構協同分析，也適用于其中任一選定區塊，針對空間擴散矩陣中任一子矩陣進行分析，從而反映該區塊的擴散結構。

3.一種綜合能源系統可靠性-效率擴散結構分析系統，其特征在于，包括節點供能可靠性評估模塊、擴散結構協同關系表征模型模塊、核心節點選取與指標位勢計算模塊、基于節點供需特性的交互關系模塊、擴散結構函數模型模塊、各節點指標擴散量計算模塊、基于矩陣分析程序的系統特征輸出模塊、綜合能源系統安全調度優化決策模塊；上述模塊建立數據傳輸通道，用于實現如權利要求1-2任一項所述的可靠性-效率擴散結構分析方法，以便綜合能源系統安全調度優化決策模塊獲得各指標擴散結構模型，指導園區運行優化決策。