一种基于分层架构的多能微网群建模方法技术

本发明专利技术涉及一种基于分层架构的多能微网群建模方法，建模方法包括：步骤1：基于分层架构构建多能微网物理模型；步骤2：基于步骤1获得的多能微网物理模型构建主网

【技术实现步骤摘要】
一种基于分层架构的多能微网群建模方法


[0001]本专利技术涉及多能微网群
，尤其是涉及一种基于分层架构的多能微网群建模方法。

技术介绍

[0002]以多个相邻微能源网进行能源互联为主要形式的多能微网群是实现向能源互联网过渡的重要阶段。多能微网(Multi
‑
microgrid，MMG)是可实现能源细胞内本地能量供需平衡的独立可控系统。在内部，多能微网通过构建微电网、微热网与微气网实现新能源、分布式能源等多种能源输入，并通过冷/热/电/气多种异质能源耦合实现互联互通、转换利用、协同优化，具有一定的网内平衡能力；在外部，因微网内运行状态不尽相同，整体呈现不同的能源特性，相邻多能微网通过直接互联，或与上级能源网络互联，形成多能微网群，从而实现与邻近区域微网间能源共享互济、能源资源和用能行为的时空互补。这里能源交互不仅指电能交互，也可通过热、气管道进行热、气等其他能源类型的互联互通。目前，针对微电网群已有相关研究及应用，微热网现有形态多为园区微热网，对于多区域互联热网也有相关探索。
[0003]然而在针对多能微网群的研究过程中，针对多能微网群的建模作为一切分析的基础，自然而然就变得尤为重要，而现有技术中并未有一种有效针对多能微网群进行建模的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现针对多能微网群的准确建模的基于分层架构的多能微网群建模方法。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种基于分层架构的多能微网群建模方法，所述的建模方法包括：
[0007]步骤1：基于分层架构构建多能微网物理模型；
[0008]步骤2：基于步骤1获得的多能微网物理模型构建主网
‑
网群双层模型；
[0009]所述的主网
‑
网群双层模型包括多能主网模型、多能微网群模型和主网
‑
微网交互模型；
[0010]步骤3：完成对多能微网群的建模。
[0011]优选地，所述的步骤1具体为：
[0012]基于能源细胞
‑
组织架构构建多能微网物理模型，模型所包含的能源细胞
‑
组织结构包括：
[0013]MMG2接入MMG1内部，形成对MMG1的扩展；
[0014]MMG2'通过互联线路接入MMG1同区域能源网络，作为细胞扩大原能源组织，同区域能源网络包括配电网母线或同区域互联热网；
[0015]MMG2”连入MMG1同级能源网络，单独形成一个与MMG1同级的组织。
[0016]优选地，所述的多能主网模型包括电力系统子模型和热力系统子模型。
[0017]更加优选地，所述的电力系统子模型具体为：
[0018]电力系统子模型包括发电机、输电线路和用户负荷，模型表达式为：
[0019][0020][0021]其中，P
i
和Q
i
分别为节点注入的有功和无功功率；e
i
为节点电压实部；f
i
为节点电压虚部；G
ij
和B
ij
分别为节点导纳矩阵元素的实部和虚部；U
i
为PV节点的电压大小。
[0022]更加优选地，所述的热力系统子模型包括水利模块和热力模块；
[0023]所述的水利模块具体为：
[0024][0025]其中，A为供热网络的节点
‑
支路关联矩阵；B为供热网络的回路
‑
支路关联矩阵；h
f
为压头损失向量；K为管道阻力系数矩阵；
[0026]所述的热力模块具体为：
[0027][0028]其中，Φ为节点热功率；C
p
为水的比热容；T
end
为管道末段温度；T
start
为管道始端温度；T
a
为环境温度；λ为管道单位长度传热系数；L为管道长度；m
in
和m
out
分别为流入、流出节点管道水的流量；T
in
和T
out
分别为流入、流出节点管道水的温度。
[0029]优选地，所述的多能微网群模型包括热电联产设备子模型、循环水泵设备子模型和热泵子模型。
[0030]更加优选地，所述的电联产设备子模型具体为：
[0031][0032][0033]其中，C
m
、C
z
为热电比，其中C
m
为固定值，C
z
为可变值；Φ
CHP
为CHP机组产生的热功率；P
CHP
为CHP机组产生的电功率；P
con
为全冷凝模式下CHP机组产生的电功率。
[0034]更加优选地，所述的循环水泵设备子模型具体为：
[0035][0036]其中，P
p
为水泵消耗的电功率；m
q,s
为经水泵加压的水的流量；g为重力加速度；η
p
为水泵效率；H
p
为水泵扬程，其计算公式如下：
[0037]H
p
＝2∑
i∈l
h
f,i
+H
c
[0038]其中，l为热网中最大压降管道集合，一般为从热负荷节点到热平衡节点经过的最长线路集合，最长线路定义为该集合中的管道热传导系数与其长度的乘积之和最大；H
c
为允许的最小扬程差；h
f,i
为管道i的压头损失。
[0039]更加优选地，所述的热泵子模型具体为：
[0040]热泵的性能系数：
[0041][0042]其中，COP为热泵工作性能系数；Φ
HP
为热泵产生的热功率；P
HP
为热泵消耗的电功率；
[0043]等效热电比：
[0044][0045]其中，w为热泵消耗的电功率占CHP发出电功率的比例，β为等效热电比。
[0046]优选地，所述的主网
‑
微网交互模型具体为：
[0047]多能微网与主网通过互联节点进行能量交互，从主网角度，多能微网可看做主网中的节点，则在节点处有电能或热能的平衡，在微电网中互联节点处和能源站处分别有：
[0048]P
exc
＝P
cal
[0049]P
E
＝P
CHP
‑
P
P
[0050]在微电网内有电能平衡：
[0051]P
load
+P
loss
＝P
E
+P
exc
[0052]其中，P
exc
、P
cal
分别表示微电网与主网交换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分层架构的多能微网群建模方法，其特征在于，所述的建模方法包括：步骤1：基于分层架构构建多能微网物理模型；步骤2：基于步骤1获得的多能微网物理模型构建主网
‑
网群双层模型；所述的主网
‑
网群双层模型包括多能主网模型、多能微网群模型和主网
‑
微网交互模型；步骤3：完成对多能微网群的建模。2.根据权利要求1所述的一种基于分层架构的多能微网群建模方法，其特征在于，所述的步骤1具体为：基于能源细胞
‑
组织架构构建多能微网物理模型，模型所包含的能源细胞
‑
组织结构包括：MMG2接入MMG1内部，形成对MMG1的扩展；MMG2'通过互联线路接入MMG1同区域能源网络，作为细胞扩大原能源组织，同区域能源网络包括配电网母线或同区域互联热网；MMG2”连入MMG1同级能源网络，单独形成一个与MMG1同级的组织。3.根据权利要求1所述的一种基于分层架构的多能微网群建模方法，其特征在于，所述的多能主网模型包括电力系统子模型和热力系统子模型。4.根据权利要求3所述的一种基于分层架构的多能微网群建模方法，其特征在于，所述的电力系统子模型具体为：电力系统子模型包括发电机、输电线路和用户负荷，模型表达式为：电力系统子模型包括发电机、输电线路和用户负荷，模型表达式为：其中，P
i
和Q
i
分别为节点注入的有功和无功功率；e
i
为节点电压实部；f
i
为节点电压虚部；G
ij
和B
ij
分别为节点导纳矩阵元素的实部和虚部；U
i
为PV节点的电压大小。5.根据权利要求3所述的一种基于分层架构的多能微网群建模方法，其特征在于，所述的热力系统子模型包括水利模块和热力模块；所述的水利模块具体为：其中，A为供热网络的节点
‑
支路关联矩阵；B为供热网络的回路
‑
支路关联矩阵；h
f
为压头损失向量；K为管道阻力系数矩阵；所述的热力模块具体为：
其中，Φ为节点热功率；C
p
为水的比热容；T
end
为管道末段温度；T
start
为管道始端温度；T
a
为环境温度；λ为管道单位长度传热系数；L为管道长度；m
in
和m
out
分别为流入、流出节点管道水的流量；T
in
和T
out
分别为流入、流出节点管道水的温度。6.根据权利要求1所述的一种基于分层架构的多能微网群建模方法，其特征在于，所述的多能微网群模型包括热电联产设备子模型、循环水泵设备子模型和热泵子模型。7.根据权利要求6所述的一种基于分层架构的多能微网群建模方法，其特征在于，所述的电联产设备子模型具体为：具体为：其中，C
m
、C
z
为热电比，其中C
m
为固定值，C
z
为可变值；Φ
CHP
为CHP机组产生的热功率；P
CHP
为CHP机组产生的电功率；P
c...

【专利技术属性】
技术研发人员：程凡，潘爱强，杜凤青，刘婧，董真，刘恋，
申请(专利权)人：华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：