[发明专利]综合能源系统可靠性-效率扩散结构分析方法及系统

说明书

本发明涉及一种综合能源系统可靠性‑效率扩散结构分析方法及系统。该方法包括如下步骤：步骤S1，系统节点可靠性和效率指标建模；步骤S2，核心节点选取与指标位势计算；步骤S3，系统可靠性和能效指标扩散结构建模；步骤S4，扩散结构源阱位置诊断与关联性分析。本发明能够量化综合能源系统可靠性‑能效的扩散特性，阐明系统效率与可靠性的分布特征与关联关系，为综合能源系统的分析与结构改善提供指导。

技术领域

本发明属于综合能源系统分析与评估领域，尤其涉及一种综合能源系统可靠性-效率扩散结构分析方法及系统。

背景技术

工业园区综合能源系统内部包含多种能量载体，如蒸汽、热水、电力、压缩空气、冷水。园区内的可控型供能单元(如热电联产)和大型用能子系统(如生产车间)由于其自身供需特性而存在一定的交互关系，导致系统可靠性、能效与效率的流动和扩散。然而，现有报道中尚未见对综合能源系统可靠性-效率扩散结构的分析与讨论，使得综合能源系统中可调配资源难以量化，制约了可靠性与效率在系统评估和调度方面的应用。

发明内容

为解决综合能源系统中可调配资源无法精确量化的问题，本发明提供了一种综合能源系统可靠性-效率扩散结构分析方法及系统，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，系统节点可靠性和效率指标建模。首先，根据节点的能流状态分布规律进行节点供能可靠性评估，建立综合能源系统节点可靠性模型。

其中R_i为节点i的可靠性指标值，C为节点的状态总数，y_s和p_s分别为节点的产能状态量及该状态量出现的概率，为节点目标产能量。

进一步地，采用能效η_i和效率φ_i作为表征系统能源效率的指标，则效率与可靠性在扩散结构上的协同关系满足：

η_i＝P_i/C_i

其中P_i和C_i表示节点i的能源生产量与能源消费量，λ_i和表示节点i的输出能源的能级系数和输入能源的能级系数。

步骤S2，核心节点选取与指标位势计算。工业园区综合能源系统中可靠性、能效与效率的扩散结构的本质是基于能量供需关系的特征转移，需要选取园区内的可控型供能单元和大型用能主体作为“扩散源”，进行相关指标的扩散结构的研究，其中大型用能主体要求用能量占整个综合能源系统用能总量的15％以上。这些扩散源往往拥有广泛的影响范围、稳定的供需关系，其在可靠性、能效、效率等参数的扩散结构和形态中其决定性作用。

工业园区综合能源系统中所有节点共同构成扩散场，处于其中的各个节点之间由于其自身供需特性而存在一定的交互关系，但这种交互的广度和深度会因为节点的特性而产生位势差，这种位势差导致了节点间的可靠性、能效与效率的流动和扩散。比拟物理学上的势能定义，定义节点的相关指标的位势。

其中为节点i在指标k上的位势，为节点i在指标k上的存量(即可靠性、能效或效率的指标值)，和分别表示节点i在指标k上在系统中的相对位置和影响半径，f为和的函数，一般可取

步骤S3，系统可靠性和能效指标扩散结构建模。节点之间的位势差造成了高位势节点对低位势节点的扩散，但各个节点间是否需要进行效益的扩散应以自身利益最大化为目标，因此需要做出如下假设：

假设核心节点i和成员节点j在某指标k上可以进行扩散，则核心节点i的效用函数可表示为：