一种基于不同能源类型的微网全能流建模方法技术

本发明专利技术涉及微电网的建模方法，具体涉及一种基于不同能源类型的微网全能流建模方法。该方法包括下述步骤：(1)构建全能流模型，包括能量与能流分析、能量转换环节分析、能量分配环节分析、能量存储环节分析、能量利用环节分析和能量管理环节分析；(2)构建全能流网络模型。该方法通过统一量化的全能流数字模型，系统化地描述了能流在产生、转换、传输、储存及利用过程中的能量特性。同时该理论通过集总化约束，还可灵活用于单个设备的能源统一量化分析。在实际应用时，根据需求，可以自由灵活的选择能源网络中的各个环节，全面考虑各种状况和约束下的影响因子，系统化地建立对应的全能流模型，实现微电网中不同形式能源的统一量化分析。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网的建模方法，具体涉及一种基于不同能源类型的微网全能流建 模方法。
技术介绍
随着环境的日益恶化和不可再生能量的逐渐减少，W风能、太阳能为代表的可再 生清洁能量发电技术得到了迅猛发展。小型风力发电、光伏发电等灵活、分散地接入用户侧 配网，提高了局部供电可靠性、减少输电损耗、一次能量利用率和减少了废气排放。送种方 式接入配网的风、光发电系统等统称为分布式发电。微电网是指由分布式发电、储能、负荷 和保护控制装置一起集成的独立智能系统，它既可W并网运行，也可W离网运行。 能源互联网其实是W互联网理念构建的新型信息能源融合"广域网"，它W大电网 为"主干网"，微电网为"局域网"，W开放对等的信息能源一体化架构，真正实现能源的双向 按需传输和动态平衡使用，因此可W最大限度地适应新能源的接入。微电网是能源互联网 中的基本组成元素，通过新能源发电、微能源的采集、汇聚与分享W及微电网内的储能或用 电消纳形成"局域网"。 针对目前的微电网中的动态特性和能量表征问题，目前尚无系统化的表征方法。 在现有方法中，往往是把热力系统与电力系统分割开来，通过不同量化因子，对他们进行分 别控制和管理，从而忽略了他们之间相互关联和相互禪合的关系，不能系统化的描述各个 环节能量流通的特征，全面性的评估各环节经济效益。因此，需要提供一种针对目前的微电 网中的动态特性和能量表征问题的系统化的表征方法。把热力系统与电力系统结合起来， 将不同量化因子统一起来予W控制和管理，充分考虑其间相互关联和相互禪合的关系，W 系统化描述各个环节能量流通的特征，全面评估各环节经济效益。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于不同能源类型的微网全能流 建模方法。该方法从能量、装置、信息的角度出发，把热力系统与电力系统作为一个统一的 整体，进行相互关联和相互禪合，并通过数字抽象表征的方式，描述微电网中不同类型能量 的产生、转换、传输、储存及利用过程。该方法通过能流的数字表征，实现不同类型能源的统 一量化，W此为基础可W对微电网整体和部分环节能效利用进行综合分析评估，并针对能 效较低的环节，进行优化改进，从而实现多级精细化管理，提高全局能量优化利用水平。 本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的 本专利技术提供，其改进之处在于，所 述方法包括下述步骤： (1)构建全能流模型，包括能量与能流分析、能量转换环节分析、能量分配环节分 析、能量存储环节分析、能量利用环节和能量管理环节分析； (2)构建全能流网络模型。 进一步地，所述步骤（1)的全能流模型包括能量类元素、装置类元素和信息类元 素；能量类元素是能源互联网通过装置类元素进行转换利用的主体，信息类元素是能量类 元素、装置类元素的抽象描述； 所述能量类元素包括不同类型的一次能源和二次能源；装置类元素包括不同类型 能量产生、转换、传输、储存、利用装置及控制装置；信息类元素包括不同类型能量的数字模 型和各个设备的数字模型。 进一步地，所述步骤（1)的能量与能流分析包括；由有效能量Ex和无效能量An组 成的能量E，其表达式如下：[001 引E=Ex+An1)； 能量的品位是指单位能量所具有可用能的比例；设定能量数量参数为Q，品位参 数为A，能源的单位转换参数为K，则能量的另一表达形式如下：[001 引E=KAQ 所述能流指的是W微电网系统中各设备单元或各个供能与用能子系统为节点，并 在各节点之间沿着特定的流动路径形成具有的能量网络；能流等于能量势除W能量阻。 进一步地，所述步骤（1)的所述能量转换环节分析通过能量转换装置进行，能量 转换装置是全能流模型中对能量形式或特性进行转换的装置，包括不同能量类型的转换装 置和不同能量特性的转换装置；不同能量类型的转换装置包括发电机和电动机；不同能量 特性的转换装置包括变压器和变流器；能流按流程分为输入能量、回收能量和损失能量； 根据能量守恒的原则，能量转换环节的能流公式为：[001 引Em=Eids巧re巧。ut_l+Ewt_2 如；[001引其中；Em是总输入能量；Eim是损失的能量、E。是回收利用能量、是输出的第 1种能量，包括电能、E。。, 2是输出的第2种能量，包括热能。 进一步地，所述步骤（1)中，所述能量分配环节分析通过能量分配装置进行，能量 分配装置是全能流模型中对能量进行分配或转供的装置，能量分配装置包括能够自动调节 馈线容量的变压器和自动调节的电力电子变压器，根据网路用能需求，自动进行分配、调节 和储存；根据能量守恒原则的能量分配环节能流公式为：[002d Ein_i+Ein_2 = Ei0s+Est0re_i巧store_2+E0uuW0ut_2 4); 其中；Em_i是第1个输入能量，包括光伏发的电量、Ei"_2是第2个输入能量，包括风 电发的电量、Eim是损失的能量、Egt"。1是第1个储能装置存储的能量、Egt"。2是第2个储能 装置存储的能量、Ef。是回收利用能量、Ewti是输出给第1条馈线的能量、E。。, 2是输出给第 2条馈线的能量。 进一步地，所述步骤（1)的能量存储环节分析通过能量存储装置进行，能量储存 装置是全能流模型中对能量进行储存的装置，能量储存装置包括蓄电池和蓄热装置；在能 量供给富裕时储存多余的能量，在能量供给不足时释放储存的能量；根据能量守恒的原则， 能量存储环节的能流公式为： E"〇re_l+Eself=Ei〇s+E"〇re_〇ut5)；[002引其中化,"。1是储能装置存储的能量、Ewif是储能装置本体产生的能量、Eim是储能 装置损失的能量、Egt"。。。,是储能装置输出的能量。 进一步地，所述步骤（1)的能量利用环节分析通过能量利用装置进行，能量利用 装置是全能流模型中对能量进行利用或消耗的装置，能量利用装置包括电灯和暖气；根据 能量守恒的原则的能量利用环节的能流公式为： Em = Eks+Ewt 6)；其中；E。。,是总输出能量瓜。是在总输入能量；Eim是损失的总能量。 进一步地，所述步骤（1)中，能量管理环节分析通过能量管理装置进行，表征能量 的信息流在各装置之间进行流通和交互；能量管理装置是对能流信息进行分析处理和全局 优化管理的系统平台，包括微电网的能量管理系统；能流信息包括能量的品质信息、数量信 息和能流的流速信息。 进一步地，所述步骤（2)中，所述全能流网络模型由装置类元素连接起来，构成能 源输送通道组合，用于能量的流通和利用，包括全局优化层、分布自治层和就地接入层。 进一步地，所述全局优化层是指区域范围内多级微电网的能源互联，通过电能的 形式来传输与转供，传输距离为Ikm-lOkm;分布式自治层是指局部地区内单个微电网的能 源互联，通过电能或热能的形式来传输与转供，传输距离为lOOm-lkm;就地接入层为单个 能源装置的接入与利用，各种能源向冷、热、电需求能源转换。 进一步地，所述全能流网络模型的能流公式如下：[003引 E。" =E"-Ei0s=Dm正in 7)；其中；E。。,是总输出能量瓜。是在总输入能量；Eim是损失的总输入能量化。是全 能流模型的表征系数。 与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是： 本专利技术提出的，用统一量化的全能 流数字模型系统化地描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于不同能源类型的微网全能流建模方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：(1)构建全能流模型，包括能量与能流分析、能量转换环节分析、能量分配环节分析、能量存储环节分析、能量利用环节和能量管理环节分析；(2)构建全能流网络模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋，刘海涛，吴鸣，季宇，于辉，俞勤政，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，国网江西省电力科学研究院，国网浙江省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11