綜合能源系統模型及其構建方法技術方案

本發明專利技術提供綜合能源系統模型及其構建方法，方法：構建單質能流層及構建多能耦合層，建立單質能流層和多能耦合層的關聯關系，得到綜合能源系統，可適用多種運行場景：按需靈活擴展多種耦合形式，方便不同控制系統靈活生成各自設備的信息模型，以及交互后快速集成模型，有利于綜合能源系統不同應用的開發實現，方便增加新設備類型。若忽略多能耦合層，模型簡化為若干相互獨立的單質能流系統，滿足冷、熱、氣各自的控制系統和應用。若進一步忽略單能流傳輸設備，模型簡化為傳統電力系統標準化模型。若忽略單質能流層，只保留多能耦合層及與之相關源荷設備，模型簡化為普通能量路由器模型，可用于某些小型園區/樓宇/分布式能源站等場景。景。景。

【技術實現步驟摘要】
綜合能源系統模型及其構建方法


[0001]本專利技術屬于綜合能源系統
，具體涉及綜合能源系統模型及其構建方法。

技術介紹

[0002]以綜合能源系統為物理載體的能源互聯網是能源系統的發展趨勢。相對于傳統的單一能源系統，多能流、多尺度、多主體是綜合能源系統的重要特征，不同的管理主體、不同學科的建模方法使得不同能流間存在信息孤島，導致各能流間的多尺度互補靈活能力不能被充分挖掘利用，進而影響綜合能源系統整體的運行效率。建立標準化信息互動模型，使用統一語言來描述綜合能源系統，通過信息流引導能量流，進而在時間、空間、功能等多維上發揮不同能源的互補耦合作用，是綜合能源管理系統(integrated energy management system,IEMS)與其他管理控制中心模型進行數據交互的基礎。
[0003]綜合能源系統涵蓋了冷/熱/電/氣四種子系統，由于不同子系統的傳輸特性各不相同，因此需要通過多能耦合設備進行互動。
[0004]在對綜合能源系統中，關于計算模型的研究已十分成熟，但用于信息交互的標準化模型還不夠全面。
[0005]總體來說，圍繞綜合能源系統標準化建模，目前學術界已經開展了一系列研究，但只針對特定運行場景，而綜合能源系統存在多種復雜運行場景：
[0006]1)從運行規模來說，包括：樓宇/園區級綜合能源、城市級冷熱電氣系統，城際的電氣互聯等多種運行場景。
[0007]2)從能源種類來說，包括：單一能源場景(比如：純電對象、城市熱網對象、氣網對象)、多能流綜合場景(比如：電
?
氣互聯、電
?
熱互聯、冷熱電氣綜合聯動)等。
[0008]綜合能源系統的建設體量、參與主體、數據形式以及能源之間的分配協調有著很大區別，單一特定場景的建模方法往往不具有普適性。

技術實現思路

[0009]為了解決上述問題，本專利技術提供一種綜合能源系統模型及其構建方法，能夠兼容不同的運行場景。
[0010]本專利技術通過如下技術方案實現：
[0011]本專利技術的綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0012]構建單質能流層；
[0013]構建多能耦合層；
[0014]建立所述單質能流層和多能耦合層的關聯關系，得到綜合能源系統模型。
[0015]進一步的，所述單質能流層包括單能流傳輸設備；
[0016]所述多能耦合層包括多能耦合設備。
[0017]進一步，根據多能設備在綜合能源系統中的作用，將多能設備分解為所述單能流傳輸設備和所述多能耦合設備。
[0018]進一步的，所述建立所述單質能流層和多能耦合層的關聯關系，得到綜合能源系統模型，具體包括：
[0019]在所述單能流傳輸設備中定義抽象源類和抽象荷類；
[0020]定義所述抽象源類和抽象荷類與所述多能耦合設備的關聯關系，得到綜合能源系統模型。
[0021]進一步的，所述抽象源類作為能流輸入端，包括冷源、熱源、電源和氣源；
[0022]所述抽象荷類作為能流輸出端，包括冷負荷、熱負荷、電負荷和氣負荷。
[0023]進一步的，所述單能流傳輸設備只存在于單質能源系統中，用于實現能量的輸送；
[0024]所述單能流傳輸設備包括電力系統中的開關、線路、主變壓器以及冷源、熱源、氣源系統內的管道和閥門。
[0025]進一步的，所述多能耦合設備與多種能流相關，并承載了異質能流間相互轉換的作用；
[0026]所述多能耦合設備包括電轉氣設備、熱電聯產機組、熱泵、溴化鋰機組、內燃機、直燃機、燃氣鍋爐、冷熱電聯產機組以及電制冷機組。
[0027]對應的，本專利技術還提供一種綜合能源系統模型，包括單質能流層和多能耦合層，所述單質能流層和多能耦合層之間建立關聯關系。
[0028]進一步的，所述單質能流層包括單能流傳輸設備；
[0029]所述多能耦合層包括多能耦合設備。
[0030]進一步的，所述單能流傳輸設備只存在于單質能源系統中，用于實現能量的輸送；
[0031]所述單能流傳輸設備包括電力系統中的開關、線路、主變壓器以及冷源、熱源、氣源系統內的管道和閥門；
[0032]所述多能耦合設備與多種能流相關，并承載了異質能流間相互轉換的作用；
[0033]所述多能耦合設備包括電轉氣設備、熱電聯產機組、熱泵、溴化鋰機組、內燃機、直燃機、燃氣鍋爐、冷熱電聯產機組以及電制冷機組。
[0034]進一步的，所述單質能流層和多能耦合層之間建立關聯關系，具體包括：
[0035]在所述單能流傳輸設備中定義抽象源類和抽象荷類；
[0036]定義所述抽象源類和抽象荷類與所述多能耦合設備的關聯關系。
[0037]進一步的，所述抽象源類作為能流輸入端，包括冷源、熱源、電源和氣源；
[0038]所述抽象荷類作為能流輸出端，包括冷負荷、熱負荷、電負荷和氣負荷。
[0039]和最接近的現有技術比，本專利技術的技術方案具有如下有益效果：
[0040]本專利技術提供一種綜合能源系統模型的構建方法，分別構建單質能流層以及構建多能耦合層，然后建立單質能流層和多能耦合層的關聯關系，得到單質能流層
?
多能耦合層綜合能源系統，可以適用于多種運行場景，具體體現如下：
[0041]可以按需靈活擴展為電
?
氣、電
?
熱、電
?
熱
?
冷，電
?
熱
?
冷
?
氣等多種耦合形式，適用于多種場景，方便不同控制系統靈活生成各自設備的信息模型，以及交互后快速集成模型，也有利于綜合能源系統不同應用的開發實現，方便增加新設備類型。
[0042]如果忽略多能耦合層，兩層模型就簡化為若干相互獨立的單質能流系統，可滿足冷、熱、氣各自的控制系統和應用。如果進一步忽略冷/熱/氣相關的單能流傳輸設備，兩層模型就簡化為傳統的電力系統標準化模型。
[0043]如果忽略單質能流層，只保留多能耦合層層以及與之相關的源荷設備，本專利技術所建立的兩層模型就可以簡化為普通的能量路由器(Energy Hub)模型，可用于某些小型園區/樓宇/分布式能源站等場景，能夠研究多能流間的相互轉換關系。
附圖說明
[0044]為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0045]圖1為本專利技術的綜合能源系統模型示意圖。
[0046]圖2為普通的能量集線器模型示意圖。
[0047]圖3為某園區能量轉換示意圖。
[0048]圖4為本專利技術的單質能流層模型示意圖。
[0049]圖5為本專利技術的單質能流層的多本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，包括如下步驟：構建單質能流層；構建多能耦合層；建立所述單質能流層和多能耦合層的關聯關系，得到綜合能源系統模型。2.根據權利要求1所述的綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，所述單質能流層包括單能流傳輸設備；所述多能耦合層包括多能耦合設備。3.根據權利要求2所述的綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，根據多能設備在綜合能源系統中的作用，將多能設備分解為所述單能流傳輸設備和所述多能耦合設備。4.根據權利要求2所述的綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，所述建立所述單質能流層和多能耦合層的關聯關系，得到綜合能源系統模型，具體包括：在所述單能流傳輸設備中定義抽象源類和抽象荷類；定義所述抽象源類和抽象荷類與所述多能耦合設備的關聯關系，得到綜合能源系統模型。5.根據權利要求4所述的綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，所述抽象源類作為能流輸入端，包括冷源、熱源、電源和氣源；所述抽象荷類作為能流輸出端，包括冷負荷、熱負荷、電負荷和氣負荷。6.根據權利要求3所述的綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，所述單能流傳輸設備只存在于單質能源系統中，用于實現能量的輸送；所述單能流傳輸設備包括電力系統中的開關、線路、主變壓器以及冷源、熱源、氣源系統內的管道和閥門。7.根據權利要求3所述的綜合能源系統模型構建方法，其特征在于，所述多能耦合設備與多種能流相關，并承...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫宏斌，郭泰，李強，朱紅，夏天，段麗娟，劉永清，朱正誼，
申請(專利權)人：國網信息通信產業集團有限公司國網江蘇省電力有限公司南京供電分公司，
類型：發明
國別省市：