一种用于电-热综合能源系统运行控制的建模仿真方法与流程
本发明涉及电-热综合能源系统的建模仿真，特别是涉及一种用于电-热综合能源系统运行控制的建模仿真方法。
背景技术：
在全球气候变暖的影响下，减少温室气体的排放的需求日益提高，减少化石燃料的使用、推动可再生能源技术与能源互联网技术的发展成为了业界共识。在此背景下，统筹规划电-热综合能源系统成为当前研究与工程应用的热点，其中热电联产机组能够在生产电能的同时，从汽轮发电机排放废气中回收利用热能，为建筑物热负荷提供热量，从而达到节能减排、提高综合能源系统总体效率的目的；吸收式制冷机可以借助热电联产机组回收的热量，用以产生制冷水，供给冷负荷，与传统的电制冷机相比，也具有节能减排、效率较高的特点。
目前，学界对电-热综合能源系统的研究中，所建立的模型与算法难以校验。为了对电-热综合能源系统的运行控制进行研究，首先需要建立其仿真模型，如何搭建模型实现电-热综合能源系统的实时控制仿真，成为了一个亟需解决的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电-热综合能源系统难以搭建仿真模型的缺陷，从而提供一种用于电-热综合能源系统运行控制的建模仿真方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种用于电-热综合能源系统运行控制的建模仿真方法，包括：
建立热电联产机组模型，获取热电联产机组的各个组件并分别建立对应的模型；
建立吸收式制冷机模型，获取吸收式制冷机的各个组件并分别建立对应的静态模型和动态模型；
建立热力网络模型；
基于所述热电联产机组模型、所述吸收式制冷机模型和所述热力网络模型，组成电-热综合能源系统暂态仿真模型，实现电-热综合能源系统的实时控制仿真。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的方法对电-热综合能源系统的每个机组均建立模型，同时，对热电联产机组中的各个组件分别建立对应的模型，对吸收式制冷机的各个组件分别建立对应的静态模型和动态模型，结合热力网络模型，组合形成电-热综合能源系统暂态仿真模型，可对电-热综合能源系统的运行控制进行模拟，实现了电-热综合能源系统的实时控制仿真。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种实施例的电-热综合能源系统示意图。
图2为本发明实施例的吸收式制冷机的模型图，其中，1-吸收器流向溶液泵的溴化锂溶液，2-溶液泵流向热交换器的溴化锂溶液，3-热交换器流向发生器的溴化锂溶液，4-发生器流向热交换器的溴化锂溶液，5-热交换器流向吸收器的溴化锂溶液，6-发生器流向冷凝器的水蒸气，7-冷凝器流向蒸发器的水，8-蒸发器流向吸收器的水蒸气，9-吸收器的冷却水入口，10-吸收器的冷却水出口/冷凝器的冷却水入口，11-冷凝器的冷却水出口，12-发生器的热蒸汽入口，13-发生器的热蒸汽出口，14-蒸发器的制冷水入口，15-蒸发器的制冷水出口。
图3为本发明一种实施例的热力网络的结构示意图。
图4为图2中的热力网络基于图论的热力网络模型图。
图5为本发明一种实施例的热电联产机组中燃气轮机的仿真模型图。
图6为本发明一种实施例的热电联产机组中热回收装置的仿真模型图。
图7为本发明一种实施例的吸收式制冷机仿真模型图。
图8为本发明一种实施例的热力网络中的热力管道的仿真模型图。
图9为本发明一种实施例的热力网络中的热负荷仿真模型图。
图10为图9中简化版的热负荷仿真模型图。
图11为图9中的房子负荷仿真模型图。
图12为图9中的建筑物负荷仿真模型图。
图13为本发明的电力子系统仿真模型图。
图14为本发明的热力子系统仿真模型图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如附图1至附图14所示，本发明实施例提供了一种用于电-热综合能源系统运行控制的建模仿真方法，包括如下步骤：
步骤102，建立热电联产机组模型，获取热电联产机组的各个组件并分别建立对应的模型。
热电联产是在发电机发电的同时，回收汽轮机排出的余热烟气中的热量，用于生产热水或热蒸汽并向用户供热。具体的，热电联产机包括燃气轮机、发电机和热回收装置，因此，需要对应建立燃气轮机数学模型、热回收装置的数学模型、发电机的数学模型，而matlab/simulink等仿真软件中发电机的数学模型已知，可直接引用。基于建立燃气轮机数学模型、热回收装置的数学模型可计算出所述热回收装置从所述燃气轮机的余热烟气中回收的热功率phr、直接用于供热的热功率phr1以及输入吸收式制冷机的热功率，从而与吸收式制冷机的模型建立联系。供热方式为由余热锅炉生产热水或直接利用蒸汽向建筑负荷供给热能。
具体的，基于rowen模型建立燃气轮机数学模型，其中，所述燃气轮机数学模型包括速度控制器模型、余热烟气温度控制器模型、加速度控制器模型、燃料系统模型以及压缩机与汽轮机模型。
1.1.1)速度控制器模型
速度控制器的主要功能是根据电力调度指令pset和发电机的实际出力pe调节发电机的输出功率，保证热电联产机组遵循电力调度指令工作；同时，根据额定转速ωref与发电机的实际转速ωr调节原动机转速，保持发电机的频率稳定。
基于上述功能，建立速度控制器输出的速度指令公式，具体为：
其中，vce0为速度控制器输出的速度指令，kdroop为下垂系数，t为时间常数，kp和ki为pi调节的比例参数和积分参数。
1.1.2)余热烟气温度控制器模型
余热烟气温度控制器模型与所述压缩机与汽轮机模型联动，以所述压缩机与汽轮机模型计算的余热烟气温度为输入，其功能是使余热烟气温度texhaust保持在温度参考值tref。
余热烟气温度控制器模型包括辐射屏蔽模块、热耦合模块和pi控制器模块，其中，辐射屏蔽模块与热耦合模块用于模拟实际温度测量装置中相应模块导致的时间延迟；
基于余热烟气温度控制器模型，速度控制器输出的速度指令上限值vce_limit1：
其中，trs1、trs2，tth为辐射屏蔽系数和热耦合系数，kp和ki为pi控制器模块调节的比例参数和积分参数。
1.1.3)加速度控制器模型
加速度控制器模型有两方面作用，一是在燃气轮机启动时通过限制转子的加速度来减小热应力，另外在燃气轮机运行过程中，它能抑制发电机转子转速过高，保障机组正常运行，若发电机运行速度接近其额定速度，则此模块的作用可忽略不计。
基于加速度控制器模型，速度控制器输出的速度指令上限值vce_limit2：
其中，tinertia为发电机的转子的惯性常数。
速度调节器的速度指令vce0经限幅，得到最终的调速信号vce，min表示取最小值：
vce＝min{vce0,vce_limit1,vce_limit2}。
1.1.4)燃料系统模型
燃料系统模型的主要功能是根据速度控制器的控制指令，考虑实际系统中燃气阀门的延迟以及燃料在不同温度下的效率条件，计算燃气轮机中燃料的消耗功率
燃料系统模型包括阀门调节模块和燃料调节模块；其中，消耗功率与燃气阀门的延迟相关。燃气轮机对燃气涡轮做功wf具体为：
其中，tvp为阀门调节模块的时间常数，tfs为燃油调节模块的时间常数，反映了这两个过程的时间延迟，kinit为燃气轮机的最小做功标幺值。
考虑环境温度tatm对燃料燃烧效率ηfuel的影响，ηfuel与tatm之间的关系用函数描述，计算出在一定环境温度下，燃气轮机对燃气涡轮做功为wf时，燃气轮机所需的燃料pfuel。则当热电联产机组出力为pe时，其电效率为ηele，具体函数为：
基于上述函数，余热烟气中的热功率pexhaust为
pexhaust＝pfuel(1-ηfuel)
1.1.5)压缩机与汽轮机模型
压缩机与汽轮机模型的主要功能是执行所述燃料系统下发的燃料控制信号指令，并计算汽轮机输出的扭矩tm和尾气温度texhaust，具体为：
其中，khhv为与焓相关的系数，其典型值是1.3，tref为废气参考温度，为设定值，具体可取510℃；tcr为燃烧反应延迟时间，ttd为汽轮机排气系统传输时间延迟，tcd为压缩器排气量的时间常数。
1.2)建立热回收装置数学模型
热电联产机组的热回收装置，可回收燃气轮机排出的余热烟气的热量，由余热锅炉生产热水或直接利用蒸汽向建筑负荷供给热能，也可输入吸收式制冷机组用于制冷。根据能量守恒与热力学基本定律可建立热电联产机组中热回收装置的数学模型。
所述热电联产机组的能量守恒方程如下：
pfuel＝wf+ploss+pexhaust
其中，pfuel为燃料燃烧功率，wf为蒸汽对燃气涡轮做功的功率，pexhaust为燃气轮机的余热烟气的热功率，ploss为损耗功率；
所述热回收装置的能量守恒方程如下：
phr＝pexhaust×ηhr
phr1＝(1-δ)phr
phr1＝cpwfw(tw,out-tw,in)
其中，phr为所述热回收装置回收的热功率，phr1为输入到余热锅炉模型或热负荷模型的热功率，δ为所回收热量中流向所述吸收式制冷机组模型所占比例，ηhr为所述热回收装置模型的效率，cpw为水的比热容，fw为热力管道中水的流量，tw,in，tw,out分别为所述热回收装置模型的入水口温度与出水口温度。
考虑温度对热回收装置效率ηhr的影响，假定热回收装置的烟气进口温度和出口温度不变，则热回收装置效率ηhr只与环境温度tatm有关，环境温度tatm提高将会使得热回收效率ηhr提高，热回收装置的效率方程如下
所述热回收装置的效率方程如下
热电联产机组的热效率ηheat为
热电联产机组的总效率ηchp为
步骤102，建立吸收式制冷机模型，获取吸收式制冷机的各个组件并分别建立对应的静态模型和动态模型。
热电联产机组回收燃气轮机排出的余热烟气中的热量，除流向余热锅炉等设备用于生产热水并供给热负荷外，还可以输入吸收式制冷机组，用于制冷并供给冷负荷，从而构成冷热电联供系统。
所述吸收式制冷机包括热交换器、溶液泵、吸收器、冷凝器、发生器和蒸发器；
分别建立所述热交换器、所述溶液泵、所述吸收器、所述冷凝器、所述发生器和所述蒸发器的静态模型，并分别基于静态模型求解，分别计算所述吸收器、所述发生器、所述冷凝器与所述蒸发器的热传递系数uaa，uag，uac和uae，建立吸收式制冷机各组成部分的热传递系数模型，从而得到吸收式制冷机的动态模型。
2.1)构建吸收式制冷机的静态模型
如附图2所示，各个组件基于质量守恒原则和能量守恒原则构建静态数学模型。所述吸收式制冷机中的工质为溴化锂水溶液。
2.1.1)构建吸收器的静态数学模型
在所述吸收器中，溴化锂浓溶液吸附所述蒸发器中产生的水蒸气形成溴化锂稀溶液，溴化锂溶液稀释产生的热量由冷却水吸收；溴化锂稀溶液由所述溶液泵驱动，经所述热交换器流向所述发生器，以此开始循环；此过程遵循能量守恒方程，qa为每秒在吸收器放出的总热量，等于流经吸收器的冷却水所吸收的热量，同时也等于流入吸收器的物质的焓与流出吸收器的物质的焓的差，即为：
此过程遵循质量守恒，包括溴化锂溶液的质量守恒与溴化锂溶质的质量守恒，即为：
其中，t10为吸收器冷却水出口/冷凝器冷却水入口的温度，tc，in为流入吸收器的冷却水的温度，fc为冷却水的流量，cpc为冷却水的比热容。
2.1.2)构建发生器的静态数学模型
在所述发生器中，溴化锂稀溶液由所述溶液泵驱动，从所述吸收器经所述热交换器流入，在所述发生器中被加热蒸发，分离为水蒸气与溴化锂浓溶液，水蒸气流入所述冷凝器，溴化锂浓溶液经所述热交换器流回所述吸收器；此过程遵循能量守恒，qg为每秒在发生器吸收的总热量，等于加热水所放出的热量，同时也等于流出发生器的物质的焓与流入发生器的物质的焓的差，即为：
qg＝fgcpg(tg,in-tg,out)
qg＝f4h4+f6h6-f3h3
此过程遵循质量守恒，包括溴化锂溶液的质量守恒与溴化锂溶质的质量守恒，即为：
其中，fg为加热水的流量，cpg为加热水的比热容，tg，in、rg，out分别为流入和流出所述发生器的加热水的温度。
2.1.3)构建冷凝器的静态数学模型
在冷凝器中，从所述发生器流入的水蒸气凝结而后流向所述蒸发器；具体的，冷却水管道表面温度较低，从发生器流入的水蒸气凝结成小液滴并附着在冷却水管道表面，随后滴落到收集装置并流向蒸发器。此过程遵循能量守恒，qc为每秒在所述冷凝器放出的总热量，等于流经所述冷凝器的冷却水所吸收的热量，同时也等于流入所述冷凝器的水蒸气的焓与流出冷凝器的冷凝水的焓的差，即为：
此过程遵循水物质的质量守恒，即为：f6＝f7；
其中，fc为冷却水流量，cpc为冷却水的比热容，t10为吸收器冷却水出口/冷凝器冷却水入口的温度，tc，out为冷凝器冷却水出口的温度。
2.1.4)构建蒸发器的静态数学模型
蒸发器接近真空环境，水的沸点较低，水从冷凝器流入蒸发器后迅速降温并蒸发并吸收大量热量。制冷水管道流经蒸发器，其中热量被吸收从而产生制冷水，制冷水在流经建筑物负荷进行供冷后，再次流入蒸发器中制冷，完成制冷水循环。在所述蒸发器中，水从所述冷凝器流入所述蒸发器中降温并蒸发并从制冷水管道中吸收热量，制冷水管道中的制冷水形成制冷循环，在所述蒸发器形成的水蒸气被所述吸收器中的溴化锂浓溶液吸附从而进入所述吸收器，开始下一次循环；此过程遵循能量守恒，qe为每秒在所述蒸发器吸收的总热量，等于流经所述蒸发器的冷却水所放出的热量，也等于离开所述蒸发器的水蒸气的焓与流入所述蒸发器的冷凝水的焓的差，即为：
此过程遵循水物质的质量守恒，即为：f7＝f8；
其中，fe为制冷水流量，cpe为制冷水的比热容，te，out、te，in分别为流经所述蒸发器的制冷水的流入温度和流出温度。
2.1.5)构建溶液泵的静态数学模型
溴化锂稀溶液由所述溶液泵驱动，从所述吸收器经所述热交换器流向所述发生器，此过程遵循质量守恒方程，包括溴化锂溶液的质量守恒与溴化锂溶质的质量守恒，即为：
f1＝f2，x1＝x2
此过程遵循能量守恒，即为：
其中，wp为溶液泵消耗的电功率，pc为热交换器的环境压强，pe为吸收器的环境压强，ηp为溶液泵的效率。
2.1.6)构建热交换器的静态数学模型
在热交换器中，来自所述发生器的溴化锂浓溶液与来自所述吸收器中的溴化锂稀溶液发生热量交换，提高了流入发生器的溴化锂稀溶液温度，减少发生器中加热溴化锂稀溶液所需能量qg，从而提高系统的制冷系数copcool
此过程遵循能量守恒，从所述吸收器流向所述发生器的溴化锂稀溶液吸收的热量等于从所述发生器流回所述吸收器的溴化锂浓溶液放出的热量，即为
f3h3-f2h2＝f4h4-f5h5
此过程中溴化锂溶液和溴化锂溶质的质量守恒，其方程如下
f2＝f3x2＝x3
f4＝f5，x4＝x5。
热交换器中的溶液温度与热交换器系数ε有关，其方程如下
t1＝t2
t5＝t4-ε(t4-t2)。
2.1.7)计算制冷系数
基于上述公式，可计算吸收式制冷机的制冷系数copcool；制冷系数copcool等于吸收式制冷机的制冷量qe，与吸收式制冷机生产加热水所需能量qg以及所述溶液泵消耗能量wp的比值，即为：
qe+qg+wp＝qa+qc
2.2)构建吸收式制冷机模型的动态模型
基于以上建立的各个组件的静态模型，其工作点温度t1，t4，t7，t8为设定值，通过引入对数平均温度lmtd，基于上述各个组件的静态模型的求解结果分别计算吸收器、发生器、冷凝器与蒸发器的热传递系数uaa，uag，uac和uae，建立吸收式制冷机模型中的各个组件的热传递系数模型，从而得到吸收式制冷机的动态模型。
2.2.1)吸收器的数学模型
qa＝uaalmtda
其中，uaa为吸收器的热传递系数，lmtda为吸收器的对数平均温差；
2.2.2)发生器的数学模型
qg＝uaglmtdg
其中，uag为发生器的热传递系数，lmtdg为发生器的对数平均温差；
2.2.3)冷凝器的数学模型
qc＝uaclmtdc
其中uac为冷凝器的热传递系数，lmtdc为冷凝器的对数平均温差；
2.2.4)蒸发器的数学模型
qe＝ueaelmtde
其中，uae为蒸发器的热传递系数，lmtde为蒸发器的对数平均温差；
2.2.5)效率计算
其中，copcool为吸收式制冷机模型的制冷系数，pcool为吸收式制冷机模型的制冷功率，当生产加热水的能量来自于热电联产机组模型回收的热量时，ηcool为相对于热电联产机组模型消耗燃料的制冷效率。
2.2)构建吸收式制冷机的动态模型
基于以上建立的各个组件的静态模型，其工作点温度t1，t4，t7，t8为设定值，通过引入对数平均温度lmtd，基于上述各个组件的静态模型的求解结果分别计算吸收器、发生器、冷凝器与蒸发器的热传递系数uaa，uag，uac和uae，建立吸收式制冷机模型中的各个组件的热传递系数模型，从而得到吸收式制冷机的动态模型。
2.2.1)吸收器的数学模型
qa＝uaalmtda
其中，uaa为吸收器的热传递系数，lmtda为吸收器的对数平均温差，在实际设置时，可设定lmtda为9.692k，uaa为45.192kw/k。
2.2.2)发生器的数学模型
qg＝uaglmtdg
其中，uag为发生器的热传递系数，lmtdg为发生器的对数平均温差，在实际设置时，可设定lmtdg为21.120k，uag为21.448kw/k。
2.2.3)冷凝器的数学模型
qc＝uaclmtdc
其中uac为冷凝器的热传递系数，lmtdc为冷凝器的对数平均温差，在实际设置时，可设定lmtdc为11.469k，uac为33.770kw/k。
2.2.4)蒸发器的数学模型
qe＝ueaelmtde
其中，uae为蒸发器的热传递系数，lmtde为蒸发器的对数平均温差，在实际设置时，可设定lmtde为3.641k，uae为102.416kw/k。
2.2.5)效率计算
pcool＝qe
其中，copcool为吸收式制冷机模型的制冷系数，pcool为吸收式制冷机模型的制冷功率，当生产加热水的能量来自于热电联产机组模型回收的热量时，ηcool为相对于热电联产机组模型消耗燃料的制冷效率。
步骤103，建立热力网络模型。
具体的，热力网络凭借热媒介，通过热力管道将热能传输给热负荷，常用的热媒介包括蒸汽或热水。本实施例的所述热力网络模型包括热源模块、管道模块与建筑负荷，所述热源模块为所述热电联产机组模块直接产生或通过燃气锅炉生产的热水，热力网络以水为媒介，通过所述管道模块运输至所述建筑负荷，向用户供热，降温后的水通过所述管道模块流回所述热电联产机组模块或所述燃气锅炉继续加热，实现热力网络循环。此时，管道模块分为热力管道和回水管道。
本实施例将热力网络模型中的热源模块和建筑负荷设置为若干节点，将管道模块设置为若干边，组成图论，基于图论建立所述热力网络模型。
以所构建的热力网络包含一台热电联产机组、一台燃气锅炉、水泵、两个建筑负荷以及八条热力管道为例，将热力网络抽象为图，热力管道抽象为边，建筑负荷、热电联产机组、燃气锅炉等抽象为节点，由于水泵消耗的电能相对于系统而言极小，可将其忽略不计，从而将该热力网络表示为由六个节点、八条边组成的图。
3.1.1)基本关联矩阵
基于图论知识，对于包含m个节点、n条边的有向图，可用一个m×n阶的关联矩阵a表示该热力网络结构图的各个节点与各条边，其中矩阵元素aij由下式确定
上述热力网络可用6×8阶的关联矩阵a表示
将关联矩阵a中的某节点作为参考节点，并从a中去掉其所在的行，可得到(m-1)×n阶的基本关联矩阵ac。上述热力网络中，将热电联产机组节点v1作为参考节点，其流量、温度、压力等参数设置为已知量，从而可用5×8阶的基本关联矩阵ac表示
3.1.2)基本回路矩阵
基于图论知识，对于包含m个节点、n条边，共有n-m+1个基本回路的图，可用一个(n-m+1)×n阶的基本回路矩阵b描述图的基本回路与边的关系，其中矩阵元素bkj由下式确定
将所述热力网络基本回路矩阵b表示；具体的，上述热力网络中可用3×8阶的基本回路矩阵b表示
3.1.3)所述热力网络中的流量分配
构建流量平衡方程，即为acf＝0，其中f为各个管道中的流量向量；
构建压力平衡方程，即为bδh＝0，其中δh为各个管道中的压力损失向量；
构建压力损失向量方程，即为δh＝k|f|f，其中k为各个管道的阻力系数矩阵；
上述方程联立可得到热力网络方程组，求解可得热力网络中各支路的流量与压力损失：
以上述热力网络为例，构建上述各个方程。
(1)流量平衡方程
根据热力网络的流量连续性，即注入各节点的水流量等于流出各节点的水流量，可得：acf＝0，其中f＝[f1f2f3f4f5f6f7f8]t为管道流量向量，f1,f2,...,f8分别为边e1,e2,...,e8的流量。
(2)压力平衡方程
在一个基本回路中，水在各管道流动的压力损失之和等于零，即，bδh＝0，其中δh＝[δh1δh2δh3δh4δh5δh6δh7δh8]t为管道压力损失向量，δh1,δh2,...,δh8分别为边e1,e2,...,e8的压力损失。
(3)压力损失向量方程
δh＝k|f|f
其中k＝diag{k1k2k3k4k5k6k7k8}为热力网络的管道阻力系数矩阵，k1,k2,...,k8分别为管道e1,e2,...,e8的阻力系数。
联立可得到热力网络方程组，方程组包含16个方程和16个变量，求解可得热力网络中各支路的流量与压力损失：
3.1.4)热力网络温度计算
构建温度平衡方程，基于管道始端温度减去管道末端温度即等于管道上的温降，构建a1，a2矩阵，其中，
a1的元素aij′满足
a2的元素aij″满足
其中tout＝[ti，out]t为节点的回水温度向量，ti,out为各节点的回水温度，tin＝[ti，in]t为节点的供水温度向量，ti,in为各节点的供水温度；以上述热力网络为例，tout＝[t1,outt2,outt3,outt4,outt5,outt6,out]t为节点的回水温度向量，ti,out为各节点的回水温度，tin＝[t1,int2,int3,int4,int5,int6,in]t为节点的供水温度向量，ti,in为各节点的供水温度。
构建热力管道模块的模型，用于模拟热能的传输环节；假设热力管道的管道半径为rp，热传递系数为kp(w/m2·℃)，环境温度为tatm，管道首端的热水温度为ts，则距离管道首端l处的热水温度t满足以下方程：
cpfdt＝(t-tatm)kp·2πrpdl
其中cp为水的比热容，f为水的流速。若管道长度为lp，则管道末端的热水温度te为
对于该热力网络，第j条管道的温降δtj为
构建热力节点功率方程，热力节点包括热负荷节点、热源节点与管道交汇处节点；
对于管道交汇处节点，满足：ti,in＝ti,out；
对于热负荷节点，假设负荷消耗的热功率为ptli，fvi为注入节点的水流量，则有ptli＝cpfvi(ti,in-ti,out)；
对于热源节点，假设生产的热功率为ptsi，则有ptsi＝cpfvi(ti,out-ti,in)；
综合热负荷、热源与管道交汇处节点，可构建热力网络的节点功率方程
p＝cpfv(tin-tout)
其中p＝[pi]t为节点功率向量，pi为各节点的注入功率，对于热负荷节点为正值，热源节点为负值，管道交汇处节点为零；
节点流量矩阵fv＝diag{fvi}可由下式求得
fv′＝a1f＝-a2f＝[fv1]t
fv＝diag(fv′)
以上述热力网络为例，p＝[p1p2p3p4p5p6]t为节点功率向量，pi为各节点的注入功率，对于热负荷节点为正值，热源节点为负值，管道交汇处节点为零。节点流量矩阵fv＝diag{fv1fv2fv3fv4fv5fv6}可由下式求得
fv'＝a1f＝-a2f＝[fv1fv2fv3fv4fv5fv6]t
fv＝diag(fv')。
3.2)建立热负荷的模型
本实施例中的热负荷主要为建筑负荷，对于建筑负荷，需要考虑室内空气与供热管道中热水之间的热量交换，还需要考虑室内空气通过屋顶、墙壁与外界环境的热量交换。
3.2.1)室内空气与热水管道的热传递
假设对建筑负荷的供水温度为tin，回水温度为tout，室内空气温度为troom，则有
pi＝k·a·(tin-troom)
pi＝cpfvi(tin-tout)
其中，pi为热水向第i个节点的室内空气传递的热功率，k为热水与室内空气间的热对流系数，a为热对流的面积；
3.2.2)室内空气与外界环境的热传递
包括外界环境与遮挡物的热传递，以及遮挡物与室内空气的热传递；基于不同的遮挡物，及其热传导系数，构建热传递表达式和热平衡方程，从而获得所述建筑负荷的室内空气温度troom。
在实际应用中，遮挡物主要为屋顶、墙壁、窗户等媒介，室内空气通过屋顶、墙壁、窗户等媒介与外界环境发生热量交换，其热传递形式包括热传导与热对流。此热量交换可划分为两个子过程，一是外界环境与屋顶、墙壁、窗户等发生的热传递，二是屋顶、墙壁、窗户与室内空气之间的热传递。下面以墙壁为例说明此热传递过程。
假设室外环境温度为tatm，墙壁温度为twall，则墙壁与室外环境的热传递可用下式表述
qwall-atm,1＝kwall,1·awall·(twall-tatm)
qwall-atm＝qwall-atm,1+qwall-atm,2
其中，qwall-atm为墙壁向室外环境传递的热功率，qwall-atm,1为墙壁以热对流形式向室外环境传递的热功率，qwall-atm,2为墙壁以热传导形式向室外环境传递的热功率，kwall,1为墙壁与空气间的热对流系数，kwall,2为墙壁与空气间的热传导系数，awall为墙壁面积，dwall为墙壁厚度。
墙壁与室内空气的热传递过程可用下式表述
qroom-wall,1＝kwall,1·awall·(troom-twall)
qroom-wall＝qroom-wall,1+qroom-wall,2
其中，qroom-wall为室内空气向墙壁传递的热功率，qroom-wall,1为室内空气以热对流形式向墙壁传递的热功率，qroom-wall,2为室内空气以热传导形式向墙壁传递的热功率，则墙壁的热平衡方程为
其中cwall为墙壁的比热容，mwall为墙壁的质量，
同理，对于屋顶，其与室外环境的热传递过程可用下式表述
qroof-atm,1＝kroof,1·aroof·(troof-tatm)
qroof-atm＝qroof-atm,1+qroof-atm
屋顶与室内空气的热传递过程可用下式表述
qroom-roof,1＝kroof,1·aroof·(troom-troof)
qroom-roof＝qroom-roof,1+qroom-roof,2
则屋顶的热平衡方程为
对于窗户，其与室外环境的热传递过程可用下式表述
qwin-atm,1＝kwin,1·awin·(twin-tatm)
qwin-atm＝qwin-atm,1+qwin-atm,2
窗户与室内空气的热传递过程可用下式表述
qroom-win,1＝kwin,1·awin·(troom-twin)
qroom-win＝qroom-win,1+qroom-win,2
则窗户的热平衡方程为
建筑负荷的室内空气温度troom可由下式求得
其中c为空气的比热容，m为室内空气的质量，
步骤104，基于所述热电联产机组模型、所述吸收式制冷机模型和所述热力网络模型，组成电-热综合能源系统暂态仿真模型，实现电-热综合能源系统的实时控制仿真。
4.1.构建热电联产机组仿真模型
基于热电联产机组的数学模型，在simulink搭建热电联产机组的仿真模型；
如附图5和附图6所示，所述热电联产机组仿真模型包括燃气轮机模型、热回收装置模型和发电机模型，其中，热回收装置模型计算出热回收装置从余热烟气回收的热功率phr，以及其中直接用于供热的热功率phr1，供热方式可以为由余热锅炉生产热水或直接利用蒸汽向建筑负荷供给热能，可根据需要模拟生产热水的过程；具体的，热回收装置模型计算出热回收装置从余热烟气回收的热功率phr，以及其中直接用于供热的热功率phr1，并将phr1输入作为控制信号输入可直接从simulink元件库中引用的受控热流源模型，受控热流源模型输出的热功率phr1输入热交换器模型，此时，受控热流源模型接受一个输入信号，该信号设定了受控热流源模型输出的热量，所以用同一符号表示；热交换器模型另一端接入热水管道网络，从而模拟生产热水的过程。此外，所述发电机模型包括simulink的simscape元件库中的同步发电机及其励磁系统，与上述燃气轮机模型、热回收装置模型共同构成了热电联产机组的仿真模型。
4.2构建吸收式制冷机仿真模型
如附图7所示，基于吸收式制冷机的数学模型，在simulink构建溴化锂式吸收式制冷机的仿真模型，对吸收器、发生器、冷凝器、蒸发器分别按其数学公式搭建模型，对于其中非线性方程组的求解，首先将非线性方程组输入到.m函数文件中，将该函数文件输入到simulink元件库的interpretedmatlabfcn，将非线性方程组的待求解变量及其初始值与interpretedmatlabfcn模块连接，设置interpretedmatlabfcn模块参数时，选择matlab的fsolve函数对非线性方程组进行迭代求解。
4.3构建热力网络仿真模型
如附图8所示，建立的热力管道数学模型，采用simulink的thermalliquid库中的pipe元件，构建热力管道的仿真模型，模拟热能的传输环节；该模型考虑了由热水与外界环境热量交换导致的温降现象，通过改变其半径、长度等参数可模拟不同的实际管网情况。通过建筑负荷仿真模型模拟热能的消费环节，建立热负荷模型。
如附图9所示，模型基于热力学基本定律，考虑热传导、热对流等热传递方式，包含建筑中窗户、墙壁、屋顶等与外界的能量交换，其中热对流、热传导等环节主要由simulink的simscape元件库中的thermalelements元件搭建。将模型中窗户、墙壁、屋顶等与外界的能量交换过程等效为同一个能量交换过程，即可得到简化的热负荷仿真模型，如附图10所示。
如附图11所示，通过建筑负荷仿真模型模拟热能的消费环节，建立热负荷模型，将所述热负荷模型封装为house模型，并将三个house模型组合封装为building模型，从而得到最后的建筑负荷仿真模型。基于以上建立的热力管道仿真模型和热负荷仿真模型，在simulink中构热力网络仿真模型。
如附图12所示，模型包含一台热电联产机组、一台燃气锅炉、两个建筑负荷以及多段热力管道，其中燃气锅炉模型采用simulink实例库中的househeatingsystem算例中的锅炉模型构成。
4.4构建电-热综合能源系统仿真模型
如附图13和附图14所示，基于所述热电联产机组仿真模型、所述吸收式制冷机仿真模型和所述热力网络仿真模型以及simulink元件库中的组件模型，在simulink中构建的电-热综合能源系统仿真模型。具体地，simulink元件库中的光伏设备、电储能设备、电负荷设备模型，以及所述热电联产机组模型的燃气轮机均连接到10kv母线，并通过变压器与35kv配电网相连；所述热电联产机组模型的热回收装置模型连接到所述热力网络模型中，所述吸收式制冷机模型生产加热水的热量来自于所述热电联产机组的热回收装置模型。
该综合能源系统仿真模型运行前，需确保获取以下数据输入：仿真时长tsim默认值为86400s，即一天时间；chp出力计划为一天内热电联产机组输出功率的设定值，光伏阵列出力计划为一天内光伏输出功率的设定值，储能充放电计划为一天内充放电功率的设定值，电负荷曲线为一天内电负荷大小的预测值，均以15分钟为时间单位，一天共包含96个数据点，数据以excel电子表格的形式输入仿真系统；热电联产机组模型、热负荷模型中的环境温度tatm以余弦函数关系变化，可通过改变其基值tbias、波动幅值tamp等改变仿真的温度条件，热负荷模型中的建筑的室内温度目标值分别为tset1与tset2。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
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