本發(fā)明涉及綜合能源系統(tǒng)，尤其是指基于多能耦合的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

1、區(qū)域綜合供能系統(tǒng)是一種在特定區(qū)域內(nèi)，通過對(duì)能源的生產(chǎn)、傳輸、分配、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和消費(fèi)等環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)與優(yōu)化后所形成的能源產(chǎn)供銷一體化系統(tǒng)。該系統(tǒng)涵蓋了電、氣、熱、冷等多種能源形式，旨在實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和用戶的多能源梯級(jí)利用。

2、但是現(xiàn)有的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)還存在一些不足：在在多能耦合的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)中，各種能源之間的轉(zhuǎn)換和傳輸關(guān)系可能非常復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)可能無法清晰地獲取這種耦合機(jī)理，同時(shí)難以適應(yīng)包含多種能源輸入、輸出和轉(zhuǎn)換過程的復(fù)雜場(chǎng)景，在構(gòu)建的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)時(shí)不能符合實(shí)際的運(yùn)行需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)各種能源之間的轉(zhuǎn)換和傳輸關(guān)系較為復(fù)雜，構(gòu)建區(qū)域功綜合供能系統(tǒng)不能符合實(shí)際的運(yùn)行需求，難以適應(yīng)包含多種能源輸入、輸出和轉(zhuǎn)換過程的復(fù)雜場(chǎng)景的缺點(diǎn)，提供一種基于多能耦合的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)的構(gòu)建方法。

2、本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、基于多能耦合的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)的構(gòu)建方法，包括以下步驟：

4、步驟1，確定綜合供能系統(tǒng)中的物理元素，物理元素包括能源輸入的種類、能源輸出的種類、能源傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)類型、能源聚合點(diǎn)和能源分離點(diǎn)；

5、步驟2，以能源轉(zhuǎn)換設(shè)備、能源聚合點(diǎn)和能源分離點(diǎn)為關(guān)鍵耦合節(jié)點(diǎn)，將能源轉(zhuǎn)換過程線性串聯(lián)，構(gòu)成綜合供能系統(tǒng)中多能轉(zhuǎn)換的等效解耦架構(gòu)；

6、步驟3，根據(jù)等效解耦架構(gòu)分別建立能源輸入矩陣、能源聚合點(diǎn)矩陣、能源分離點(diǎn)矩陣、能源傳輸網(wǎng)矩陣和能源輸出矩陣，用以定量表征綜合供能系統(tǒng)中的多能耦合機(jī)理，然后生成多級(jí)解耦的能量樞紐模型；

7、步驟4，分析在能源輸入側(cè)和能源輸出側(cè)的儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)于多能耦合機(jī)理的影響；

8、步驟5，分析需求響應(yīng)環(huán)節(jié)對(duì)多能耦合機(jī)理的影響；

9、步驟6，基于能量樞紐模型結(jié)合能源輸入側(cè)和能源輸出側(cè)對(duì)于多能耦合機(jī)理的影響、需求響應(yīng)環(huán)節(jié)對(duì)多能耦合機(jī)理的影響生成區(qū)域綜合供能系統(tǒng)。

10、本發(fā)明的方案，通過明確物理元素、建立等效解耦架構(gòu)、生成能量樞紐模型的步驟，提供了一個(gè)完成的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)構(gòu)建流程，其中，通過建立能源輸入矩陣、能源聚合點(diǎn)矩陣、能源分離點(diǎn)矩陣、能源傳輸網(wǎng)矩陣和能源輸出矩陣，定量地表征了多能耦合機(jī)理，明確了耦合機(jī)理。更多的，本方案考慮了儲(chǔ)能設(shè)備和需求響應(yīng)環(huán)節(jié)在多能耦合區(qū)域綜合供能系統(tǒng)中的作用，使得構(gòu)建的系統(tǒng)更加符合實(shí)際運(yùn)行需求。本方案通過多級(jí)解耦的能量樞紐模型，能夠更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景下的多能耦合問題。

11、作為優(yōu)選，所述的步驟1中，能源輸入的種類包括炭、石油、天然氣、風(fēng)、光、生物質(zhì)和地?zé)?，能源輸出的種類包括電量、熱量和氣量，能源傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)類型包括熱網(wǎng)、電網(wǎng)和氣網(wǎng)，能源聚合點(diǎn)是按照終端能源需求類型局部實(shí)現(xiàn)能源聚合的裝置或設(shè)備，能源分離點(diǎn)是按照終端能源需求類型局部實(shí)現(xiàn)多能轉(zhuǎn)換的裝置和設(shè)備。

12、作為優(yōu)選，所述的步驟2具體包括以下子步驟：

13、子步驟1，確定能源輸入端的能源接口數(shù)量，接口數(shù)量等于能源輸入端能源種類數(shù)量與區(qū)域內(nèi)分布式電源種類數(shù)量之和；

14、子步驟2，將儲(chǔ)能設(shè)備按照儲(chǔ)能裝置功能移動(dòng)至能源輸入端或能源輸出端，用戶側(cè)儲(chǔ)能裝置移動(dòng)到能源輸出側(cè)，電源側(cè)儲(chǔ)能裝置移動(dòng)到能源輸入側(cè)，將最靠近儲(chǔ)能設(shè)備的能源聚合點(diǎn)或能源分離點(diǎn)移除；

15、子步驟3，對(duì)能源聚合點(diǎn)、能源分離點(diǎn)、能源轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)、能源傳輸網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量進(jìn)行系數(shù)，以列表的形式梳理從能源輸入到能源輸出中的全部能源轉(zhuǎn)換過程，并以最長的能源轉(zhuǎn)換過程為基準(zhǔn)確定該中間層數(shù)；

16、子步驟4，對(duì)應(yīng)于每一條能源轉(zhuǎn)換過程，按照確定的中間層數(shù)，補(bǔ)齊每一中間層的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備；

17、子步驟5，按照能源輸入、能源聚合點(diǎn)或能源分離點(diǎn)、能源傳輸網(wǎng)、能源輸出的順序，串聯(lián)構(gòu)成綜合供能系統(tǒng)中多能轉(zhuǎn)換的等效解耦架構(gòu)。

18、作為優(yōu)選，所述的步驟3具體為：

19、定義能源輸入矩陣：定義p∈rn×1為能源輸入矩陣，其中n為輸入能源的種類；

20、定義能源輸出矩陣：定義l∈rm×1為能源輸出矩陣，其中m為輸出能源的種類；

21、定義能源聚合點(diǎn)子矩陣：定義q為能源聚合子矩陣，q中元素q(i,j)∈{0,1}，其中q(i,j)＝1表示聚合p中第i種能源形式，q(i,j)＝0表示該聚合點(diǎn)不涉及第i種能源形式的聚合，對(duì)應(yīng)于能源輸出矩陣l，有：

22、

23、定義能源分離點(diǎn)子矩陣：定義k為能源分離子矩陣，k中元素k(i,j)＝δij表示能流分離點(diǎn)向各分支的分配系數(shù)，對(duì)應(yīng)于能源輸出矩陣l，有：

24、

25、其中δ1i+δ2i+…+δmi＝1；

26、形成能源基本樞紐模型：能源基本樞紐僅有一層中間層，綜合考慮輸入矩陣、能源聚合點(diǎn)矩陣、能源分離點(diǎn)矩陣、能源傳輸網(wǎng)矩陣、能源輸出矩陣，形成能源樞紐模型：l＝q·k·p，也表示為l＝c0p；

27、形成多級(jí)解耦的能源樞紐模型：假設(shè)中間層共有x層，則有：

28、l＝cxcx-1…c2c1p＝c·p

29、其中c表示最終輸出矩陣。

30、作為優(yōu)選，所述的步驟4中，分析在能源輸入側(cè)和能源輸出側(cè)的儲(chǔ)能設(shè)備對(duì)于多能耦合機(jī)理的影響，具體為：

31、能源輸入側(cè)儲(chǔ)能對(duì)能源樞紐模型的修正，定義a1∈rn×1為能源輸入側(cè)儲(chǔ)能矩陣，對(duì)l＝c·p進(jìn)行修正可得：

32、l＝c(p+a1)；

33、能源輸出側(cè)儲(chǔ)能對(duì)能源樞紐模型的修正，定義a2∈rm×1為能源輸出側(cè)儲(chǔ)能矩陣，對(duì)l＝c·p進(jìn)行修正可得：

34、l+a2＝cp；

35、綜合能源輸入側(cè)儲(chǔ)能和能源輸出側(cè)儲(chǔ)能對(duì)能源樞紐模型的修正，可得：

36、l＝c(p+a1)-a2

37、＝c·p+c·a1-a2＝c·p+aeq；

38、其中aeq∈rm×1，具體表示為：

39、

40、式中ei為第i種形式能源的存儲(chǔ)量，sij表示儲(chǔ)能耦合因子，對(duì)應(yīng)的矩陣s為儲(chǔ)能耦合矩陣。

41、作為優(yōu)選，所述的步驟5中，分析需求響應(yīng)環(huán)節(jié)對(duì)多能耦合機(jī)理的影響，具體為：

42、對(duì)l＝c·p進(jìn)行修正可得：

43、l+ldm＝cp；

44、其中l(wèi)dm∈rm×1為需求響應(yīng)矩陣，表示為：

45、

46、式中，dij為需求響應(yīng)耦合因子，表示第i種形式能源需求響應(yīng)時(shí)對(duì)第j種形式能源輸出的影響，d為需求響應(yīng)耦合矩陣。

47、作為優(yōu)選，所述的步驟6中，所述的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)基于區(qū)域綜合能量樞紐數(shù)學(xué)模型，表示為：

48、

49、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過明確物理元素、建立等效解耦架構(gòu)、生成能量樞紐模型的步驟，提供了一個(gè)完成的區(qū)域綜合供能系統(tǒng)構(gòu)建流程，其中，通過建立能源輸入矩陣、能源聚合點(diǎn)矩陣、能源分離點(diǎn)矩陣、能源傳輸網(wǎng)矩陣和能源輸出矩陣，定量地表征了多能耦合機(jī)理，明確了耦合機(jī)理。更多的，本方案考慮了儲(chǔ)能設(shè)備和需求響應(yīng)環(huán)節(jié)在多能耦合區(qū)域綜合供能系統(tǒng)中的作用，使得構(gòu)建的系統(tǒng)更加符合實(shí)際運(yùn)行需求。通過本發(fā)明的方案，可以更有效的利用不同種類的能源，實(shí)現(xiàn)能源之間的互補(bǔ)和優(yōu)化配置，多能耦合的系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整能源輸入和輸出，增強(qiáng)能源供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性。