[發明專利]電-熱綜合能源系統動態能流計算的快速分解方法

有效

• 申請號: 202110606050.4
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113221428B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 駱釗;耿家璐;賈蕓睿;董敏;劉可真;沈賦;王菁慧;代瑩皓
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10;G06F119/02
• 代理公司: 昆明潤勤同創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 53205
• 代理人: 付石健

本發明屬于能源演變研究的技術領域，提供了一種電?熱綜合能源系統動態能流計算的快速分解方法；采用的技術方案為包括以下步驟：步驟10）建立IEHS動態模型，步驟20）提出動態能量流計算的快速分解方法，步驟30）進行數值模擬，驗證步驟20）中所提出方法的性能；本發明利用歐拉差分格式的有限差分法建立了IEHS的動力學模型，在此基礎上，提出了一種快速分解方法以減少所研究的系統尺度，建立了EFC結果在分解系統中的修正模式，以保證精度。

技術領域

本發明電-熱綜合能源系統動態能流計算的快速分解方法屬于能源演變研究的技術領域，具體涉及電-熱綜合能源系統動態能流計算的快速分解方法。

背景技術

日益嚴重的能源危機和環境問題對建造高效清潔的能源結構提出了新的要求。作為一種典型的能源演變形式，電-熱綜合能源系統(IEHS)通過能量梯級利用和互補優化將電力系統(EPS)和區域供熱系統(DHS)結合在一起，促進了可再生能源的吸收和運行的靈活性。由于其在利用效率和減排方面的優勢，IEHS得到了廣泛的推廣。然而，電和熱傳輸遵循不同的能量定律和數學表示，這阻礙了對IEHS的全面和有效的分析。能流計算(EFC)為運行優化、狀態估計和安全控制提供了數據，這對IEHS的協調運行至關重要。

人們使用不同的模型和方法對IEHS中的EFC進行了大量的研究，不僅構建了能量樞紐模型，描述了用于調度的異構能量轉換；還進一步采用能量樞紐進行設備規劃。在此基礎上，對整個IEHS進行了建模，并在優化模型中引入了網絡約束。然而，上述研究忽略了設備模型的非線性。有專家基于牛頓法建立了統一模型來求解模型的非線性，并進一步將統一模型應用到電、氣、熱一體化系統中。雖然統一模型克服了迭代的非線性，但隨著系統規模增大，其計算負擔急劇增大。此外，基于牛頓的統一模型依賴于合適的初始值來收斂，這在工程中是很難得到的。雖然有專家提出了一種解耦方法來解決收斂問題，但計算復雜度仍然存在，特別是對于大規模系統。此外，上述研究均采用靜態模型來描述IEHS中的能流分布，從而忽略了IEHS中的動力學。

為了解決上述問題，開發了描述熱慣性的節點法，進一步利用節點法將EPS與DHS之間的相互作用分為四個階段。盡管節點法采用有限元方法對IEHS中的動力學進行建模，但并沒有考慮到DHS中的時變熱態和雙向液壓狀態。因此，提出了偏微分方程(PDE)來建立動態DHS模型，明確研究了動態管道溫度傳輸過程，再進一步差分步長以確保更高的精度，然后使用該模型進行實時優化。在此基礎上，將可再生能源的不確定性納入分布式能源電熱耦合綜合能源系統的廣義準動態模型，提出了一種基于動態IEHS模型的迭代方法。上述研究從不同的方面對IEHS的EFC進行了研究，但仍存在以下幾個問題：

1)隨著系統規模的增加，計算量大大增加，不適合同時分析；

2)網格網絡的分析仍然受阻，IEHS中的雙向液壓狀態復雜；

3)EFC的改進主要基于靜態模型，而動態模型的研究較少。

發明內容

本發明提供了一種電-熱綜合能源系統動態能流計算的快速分解方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：電-熱綜合能源系統動態能流計算的快速分解方法，包括以下步驟：

步驟10)建立IEHS動態模型；

步驟20)提出動態能量流計算的快速分解方法；

步驟30)進行數值模擬，驗證步驟20)中所提出方法的性能。

所述IEHS動態模型包括電力系統和區域供熱系統；

步驟101)電力系統

由于不同的操作時間尺度，EPS可以在幾毫秒內迅速變為靜態，而DHS中的熱態仍處于動態過程中，因此，在IEHS分析中，EPS通常被認為是靜態的，并且采用交流電模型來描述電壓和有功功率/無功功率分布，可以表示為：