[发明专利]基于前推回代法的电-热综合能源系统潮流计算方法

说明书

本发明公开了一种基于前推回代法的电‑热综合能源系统潮流计算方法，其步骤包括：了解电‑热综合能源系统中的能源结构种类，耦合元件并建立的相应模型；然后针对热力系统管道模型，运用热电比拟的思想，将用于电力系统潮流计算的前推回代法推广至热力系统潮流解算中，并采用前推回代法进行潮流计算，计算出热力系统平衡节点总的热功率；最后通过以热定电的模式运行电‑热综合能源系统，利用影响因子矩阵法改进传统的前推回代法，并对电力系统模型进行潮流解算，从而实现电‑热综合能源系统整体的潮流解算。本发明具有收敛性好，运算速度快，对初值要求较低等优点，对综合能源系统的分析与计算具有重要意义。

技术领域

本发明涉及综合能源系统及多能潮流计算领域，尤其涉及一种基于前推回代法的电-热综合能源系统潮流计算方法。

背景技术

环境污染问题，化石能源逐渐枯竭是传统能源模式发展至今的两大阻碍。综合能源系统是面对能源危机，完成能源结构优化的重要发展方向。对于解决传统能源模式带来的污染以及无法可持续发展问题意义重大。

综合能源系统可以更好的实现能源的互联、互通与互济，是能源互联网的载体，对提高能源利用率实现能源可持续供应具有重要意义，因此开发可再生能源，建设综合能源系统已经呈现出全球发展的趋势。

但是综合能源系统成分复杂涵盖面广，这既是优势，但也导致模型分析较为困难。对综合能源系统的建模与求解问题受到了广泛的研究。考虑到城市能源网辐射状的特点，采用合适的建模方法与潮流求解方法可以大大简化模型，实现对综合能源系统的高效求解。

因此本发明提出了一种基于前推回代法的电-热综合能源系统潮流计算方法。该方法实现了电-热综合能源系统的统一潮流计算，同时也可以体现电力系统在综合能源系统中的核心地位。

发明内容

本发明针对上述问题，考虑到综合能源系统模型复杂、分析不便等问题，提供一种基于前推回代法的电-热综合能源系统潮流计算方法；该方法考虑到潮流计算中前推回代法计算简单，收敛性好，对初值要求不高等优点，采用该方法对热力系统管网进行求解计算，并通过改进传统算法求解含PV节点的电力系统问题，从而实现了对电-热综合能源系统潮流计算的统一求解。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于前推回代法的电-热综合能源系统潮流计算方法，包括：

S1：确定电-热综合能源系统中存在的能源结构种类，耦合元件并建立所述能源结构种类和耦合元件的数学模型：热力系统管道模型、电力系统模型以及耦合装置热电联产机组；其中电力系统模型除了基本网架结构外还包括各类异质能源以节点分布式电源或负荷的形式接入到系统中；

S2：对热力系统管道模型建模时，热力系统管道模型用来描述节点热功率和温度、管道内热水质量流率之间的关系，考虑到热能、温差以及比热容的关系，每个节点消耗的热功率可由下式表示：

式中，Φ为每个节点消耗的热功率，单位为MW，热源节点Φ为负，热负荷节点Φ为正；C_p为水的比热容，单位是MJ/(kg·℃)；为注入节点的热水的质量流率，T_s为节点的供热温度，T_r为节点的回热温度，T_o为节点的出口温度；

热水在管道中流动过程中会有热量的损失，沿着水流方向温度逐渐降低，管道末端温度与管道始端温度关系可用管道温降公式描述：

式中，T_end和T_start分别为沿着水流方向管道的末端温度和始端温度，单位为℃；T_a为环境温度，单位为℃；λ为管道单位长度的总传热系数，单位为MW/(m·℃)；L_h为管道长度，单位为m，m为管道中热水的质量流率，单位为kg/s；