综合能源系统模型及其构建方法技术方案

本发明专利技术提供综合能源系统模型及其构建方法，方法：构建单质能流层及构建多能耦合层，建立单质能流层和多能耦合层的关联关系，得到综合能源系统，可适用多种运行场景：按需灵活扩展多种耦合形式，方便不同控制系统灵活生成各自设备的信息模型，以及交互后快速集成模型，有利于综合能源系统不同应用的开发实现，方便增加新设备类型。若忽略多能耦合层，模型简化为若干相互独立的单质能流系统，满足冷、热、气各自的控制系统和应用。若进一步忽略单能流传输设备，模型简化为传统电力系统标准化模型。若忽略单质能流层，只保留多能耦合层及与之相关源荷设备，模型简化为普通能量路由器模型，可用于某些小型园区/楼宇/分布式能源站等场景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
综合能源系统模型及其构建方法


[0001]本专利技术属于综合能源系统
，具体涉及综合能源系统模型及其构建方法。

技术介绍

[0002]以综合能源系统为物理载体的能源互联网是能源系统的发展趋势。相对于传统的单一能源系统，多能流、多尺度、多主体是综合能源系统的重要特征，不同的管理主体、不同学科的建模方法使得不同能流间存在信息孤岛，导致各能流间的多尺度互补灵活能力不能被充分挖掘利用，进而影响综合能源系统整体的运行效率。建立标准化信息互动模型，使用统一语言来描述综合能源系统，通过信息流引导能量流，进而在时间、空间、功能等多维上发挥不同能源的互补耦合作用，是综合能源管理系统(integrated energy management system,IEMS)与其他管理控制中心模型进行数据交互的基础。
[0003]综合能源系统涵盖了冷/热/电/气四种子系统，由于不同子系统的传输特性各不相同，因此需要通过多能耦合设备进行互动。
[0004]在对综合能源系统中，关于计算模型的研究已十分成熟，但用于信息交互的标准化模型还不够全面。
[0005]总体来说，围绕综合能源系统标准化建模，目前学术界已经开展了一系列研究，但只针对特定运行场景，而综合能源系统存在多种复杂运行场景：
[0006]1)从运行规模来说，包括：楼宇/园区级综合能源、城市级冷热电气系统，城际的电气互联等多种运行场景。
[0007]2)从能源种类来说，包括：单一能源场景(比如：纯电对象、城市热网对象、气网对象)、多能流综合场景(比如：电
‑
气互联、电
‑
热互联、冷热电气综合联动)等。
[0008]综合能源系统的建设体量、参与主体、数据形式以及能源之间的分配协调有着很大区别，单一特定场景的建模方法往往不具有普适性。

技术实现思路

[0009]为了解决上述问题，本专利技术提供一种综合能源系统模型及其构建方法，能够兼容不同的运行场景。
[0010]本专利技术通过如下技术方案实现：
[0011]本专利技术的综合能源系统模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0012]构建单质能流层；
[0013]构建多能耦合层；
[0014]建立所述单质能流层和多能耦合层的关联关系，得到综合能源系统模型。
[0015]进一步的，所述单质能流层包括单能流传输设备；
[0016]所述多能耦合层包括多能耦合设备。
[0017]进一步，根据多能设备在综合能源系统中的作用，将多能设备分解为所述单能流传输设备和所述多能耦合设备。
[0018]进一步的，所述建立所述单质能流层和多能耦合层的关联关系，得到综合能源系统模型，具体包括：
[0019]在所述单能流传输设备中定义抽象源类和抽象荷类；
[0020]定义所述抽象源类和抽象荷类与所述多能耦合设备的关联关系，得到综合能源系统模型。
[0021]进一步的，所述抽象源类作为能流输入端，包括冷源、热源、电源和气源；
[0022]所述抽象荷类作为能流输出端，包括冷负荷、热负荷、电负荷和气负荷。
[0023]进一步的，所述单能流传输设备只存在于单质能源系统中，用于实现能量的输送；
[0024]所述单能流传输设备包括电力系统中的开关、线路、主变压器以及冷源、热源、气源系统内的管道和阀门。
[0025]进一步的，所述多能耦合设备与多种能流相关，并承载了异质能流间相互转换的作用；
[0026]所述多能耦合设备包括电转气设备、热电联产机组、热泵、溴化锂机组、内燃机、直燃机、燃气锅炉、冷热电联产机组以及电制冷机组。
[0027]对应的，本专利技术还提供一种综合能源系统模型，包括单质能流层和多能耦合层，所述单质能流层和多能耦合层之间建立关联关系。
[0028]进一步的，所述单质能流层包括单能流传输设备；
[0029]所述多能耦合层包括多能耦合设备。
[0030]进一步的，所述单能流传输设备只存在于单质能源系统中，用于实现能量的输送；
[0031]所述单能流传输设备包括电力系统中的开关、线路、主变压器以及冷源、热源、气源系统内的管道和阀门；
[0032]所述多能耦合设备与多种能流相关，并承载了异质能流间相互转换的作用；
[0033]所述多能耦合设备包括电转气设备、热电联产机组、热泵、溴化锂机组、内燃机、直燃机、燃气锅炉、冷热电联产机组以及电制冷机组。
[0034]进一步的，所述单质能流层和多能耦合层之间建立关联关系，具体包括：
[0035]在所述单能流传输设备中定义抽象源类和抽象荷类；
[0036]定义所述抽象源类和抽象荷类与所述多能耦合设备的关联关系。
[0037]进一步的，所述抽象源类作为能流输入端，包括冷源、热源、电源和气源；
[0038]所述抽象荷类作为能流输出端，包括冷负荷、热负荷、电负荷和气负荷。
[0039]和最接近的现有技术比，本专利技术的技术方案具有如下有益效果：
[0040]本专利技术提供一种综合能源系统模型的构建方法，分别构建单质能流层以及构建多能耦合层，然后建立单质能流层和多能耦合层的关联关系，得到单质能流层
‑
多能耦合层综合能源系统，可以适用于多种运行场景，具体体现如下：
[0041]可以按需灵活扩展为电
‑
气、电
‑
热、电
‑
热
‑
冷，电
‑
热
‑
冷
‑
气等多种耦合形式，适用于多种场景，方便不同控制系统灵活生成各自设备的信息模型，以及交互后快速集成模型，也有利于综合能源系统不同应用的开发实现，方便增加新设备类型。
[0042]如果忽略多能耦合层，两层模型就简化为若干相互独立的单质能流系统，可满足冷、热、气各自的控制系统和应用。如果进一步忽略冷/热/气相关的单能流传输设备，两层模型就简化为传统的电力系统标准化模型。
[0043]如果忽略单质能流层，只保留多能耦合层层以及与之相关的源荷设备，本专利技术所建立的两层模型就可以简化为普通的能量路由器(Energy Hub)模型，可用于某些小型园区/楼宇/分布式能源站等场景，能够研究多能流间的相互转换关系。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术的综合能源系统模型示意图。
[0046]图2为普通的能量集线器模型示意图。
[0047]图3为某园区能量转换示意图。
[0048]图4为本专利技术的单质能流层模型示意图。
[0049]图5为本专利技术的单质能流层的多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.综合能源系统模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：构建单质能流层；构建多能耦合层；建立所述单质能流层和多能耦合层的关联关系，得到综合能源系统模型。2.根据权利要求1所述的综合能源系统模型构建方法，其特征在于，所述单质能流层包括单能流传输设备；所述多能耦合层包括多能耦合设备。3.根据权利要求2所述的综合能源系统模型构建方法，其特征在于，根据多能设备在综合能源系统中的作用，将多能设备分解为所述单能流传输设备和所述多能耦合设备。4.根据权利要求2所述的综合能源系统模型构建方法，其特征在于，所述建立所述单质能流层和多能耦合层的关联关系，得到综合能源系统模型，具体包括：在所述单能流传输设备中定义抽象源类和抽象荷类；定义所述抽象源类和抽象荷类与所述多能耦合设备的关联关系，得到综合能源系统模型。5.根据权利要求4所述的综合能源系统模型构建方法，其特征在于，所述抽象源类作为能流输入端，包括冷源、热源、电源和气源；所述抽象荷类作为能流输出端，包括冷负荷、热负荷、电负荷和气负荷。6.根据权利要求3所述的综合能源系统模型构建方法，其特征在于，所述单能流传输设备只存在于单质能源系统中，用于实现能量的输送；所述单能流传输设备包括电力系统中的开关、线路、主变压器以及冷源、热源、气源系统内的管道和阀门。7.根据权利要求3所述的综合能源系统模型构建方法，其特征在于，所述多能耦合设备与多种能流相关，并承...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宏斌，郭泰，李强，朱红，夏天，段丽娟，刘永清，朱正谊，
申请(专利权)人：国网信息通信产业集团有限公司国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，
类型：发明
国别省市：