技术特征：
1.一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其特征在于：包括以下步骤：获取电热气互联多能源系统数据信息；根据数据信息，建立电力系统的矩阵化运算模型，包括直流潮流矩阵化运算模型和交流潮流矩阵化运算模型；根据数据信息，建立热力系统的矩阵化运算模型，包括水力模型矩阵化运算模型、节点压强与压降矩阵化运算模型、流量与温度矩阵化运算模型；根据数据信息，建立天然气系统的矩阵化运算模型，包括流量平衡矩阵化运算模型、压强分布矩阵化运算模型。2.根据权利要求1所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其特征在于：所述电热气互联多能源系统数据信息，包括电热气互联多能源系统的耦合互联架构、能源转换耦合设备、电源、热源及天然气源的输出功率上下限、电力系统拓扑结构、热力系统拓扑结构、天然气系统拓扑结构、电力系统线路参数、热力系统管道支路参数、天然气系统管道支路参数数据信息。3.根据权利要求1所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其特征在于：还包括：获取所有电力系统、热力系统、和天然气系统的矩阵化运算模型输出的数据信息，包括电力系统电源出力、节点电功率、节点无功功率、节点电压相角、节点电压数据信息；热力系统的热源出力、节点质量流量、节点热功率、节点压强、管道压强损耗数据信息；天然气系统的气源出力、节点压强、管道天然气流量、节点天然气流量、压缩机消耗流量、压缩机压缩比数据信息。4.根据权利要求1或3所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其特征在于：所述直流潮流矩阵化运算模型，具体表达式如下：式中：为在时间t节点注入功率向量，其中元素这里和分别为在时间t节点i的发电机出力和负荷，为电纳矩阵，电纳矩阵的元素b
ij
＝-1/x
ij
、b
ij
、x
ij
分别为电力网络线路或支路ij的电纳、电抗，ij为线路或支路，其首末端节点编号分别为i、j；为在时间t节点电压相角向量；下标i、j均为电力网络不同节点编号；所述交流潮流矩阵化运算模型，具体表达式如下：式中：p
t
、q
t
分别为在时间t电力系统中节点的有功功率、无功功率向量；u
t
为在时间t电力系统中节点电压向量；y为节点导纳矩阵；re、im分别为取向量的实部、虚部运算；*为取向量共轭运算。5.根据权利要求1或3所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其
特征在于：所述热力系统，基于图论思想，其节点编号从1到node，即热力系统的节点总数为node；热力系统的管道或支路编号从1到b，即热力系统的支路总数为b。6.根据权利要求5所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其特征在于：所述水力模型矩阵化运算模型，具体表达式如下：式中：为与热力系统节点和热力管道相关的完全关联矩阵；为热力管道热工质质量流量向量；0为零矩阵向量；为与热力系统闭合回路相关的基本回路矩阵；为在时间t热力管道压强损耗向量；为在时间t压力循环泵pump所抬高的热工质压头向量；所述节点压强与压降矩阵化运算模型，具体表达式如下：其中：式中：为与热力系统节点和热力管道相关的完全关联矩阵；为在时间t热力系统中节点压强向量；为在时间t热力管道压强损耗向量；为在时间t压力循环泵pump所抬高的热工质压头向量；上标b为热力系统的支路总数；上标
′
为向量转置运算；为在时间t热力系统中节点node处的压强；为在时间t热力系统中热力管道b的压强损耗；为在时间t热力系统中压力循环泵pump所抬高的热工质压头。所述流量与温度矩阵化运算模型，具体表达式如下：式中：分别为在时间t热力系统中热力管道输入、输出热功率向量；为在时间t热力系统中节点热负荷向量；c
p
为热工质的比热容；为在时间t热力系统管道终端节点热工质质量流量向量；分别为在时间t热力管道与热力管道交汇节点处的入端口、出端口温度向量；分别为在时间t热力系统中节点-质量流量流入管道起点关联矩阵、节点-质量流量流出管道终点关联矩阵。7.根据权利要求1或3所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其
特征在于：所述天然气系统包括中、高压传输天然气系统，天然气管道中气流量与管道两侧节点的压强大小以及管道传输物理条件密切相关，其数学关系如下式：式中：下标i、j、ij分别为天然气管道首端节点、管道末端节点、管道编号；分别为在时间t天然气系统节点i、j处的天然气压强；为在时间t天然气系统天然气流量方向变量；为管道特征常数；为在时间t管道中的气流量；k
ij
为管道支路等效特征物理参数，也称为天然气管道支路阻抗；为支路首末端等效压强平方差；基于图论思想，对中、高压天然气系统拓扑关系中节点进行编号，节点数从1到node，即节点总数为node；对天然气管道或拓扑支路进行编号，支路数从1到b，即支路总数为b；那么，各个支路的压缩机的压缩比可以分别对应支路编号为到天然气系统管道流量方向变量可以分别对应支路编号为到支路等效特征参数可以分别对应支路编号为k1到k
b
；支路首末端等效压强平方差可以分别对应支路编号为到各个节点的注入天然气流量可以分别对应节点编号为到各个支路的天然气流量可以分别对应支路编号为到各个支路上压缩机消耗的天然气流量可以分别对应支路编号为到8.根据权利要求7所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其特征在于：所述流量平衡矩阵化运算模型，具体表达式如下：其中：式中：为天然气系统节点-支路完全关联矩阵；f
t
为在时间t天然气网络中流过管道的天然气流量向量；为天然气网络中与网络节点和管道支路相关的完全起点关联矩阵；为在时间t天然气网络中输入到支路压缩机中的天然气流量向量；q
t
为在时间t天然气系统中节点注入流量向量；上标b为天然气管道支路总数；下标node为天然气系统拓扑节点总数；上标
′
为向量转置运算；为在时间t天然气系统中支路b的天然气流量；为在时间t支路b上压缩机消耗的天然气流量；为在时间t节点node的注入天然气流量；所述压强分布矩阵化运算模型，具体表达式如下：
其中：式中：为天然气网络中与网络节点和管道支路相关的完全起点关联矩阵；为在时间t天然气网络中与支路压缩机的压缩比有关的对角矩阵；为天然气系统节点-支路完全终点关联矩阵；为在时间t天然气系统中节点压强平方向量；π
t
为在时间t天然气系统中支路首末端等效压强平方差向量；上标
′
为向量转置运算；为在时间t支路b的压缩机压缩比；为在时间t天然气系统中节点node处压强的平方；为在时间t天然气系统中支路b的天然气流量方向；k
b
为管道支路b的物理参数；为在时间t管道b中流过的天然气流量。9.根据权利要求7所述的一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，其特征在于：还包括：第i条支路中无压缩机时，此时设置压缩比且设置压缩机消耗的天然气流量特别地，对于电压缩机，始终设置天然气系统的气流量方向通常为确定的，尤其在高压天然气传输系统中，各种调节阀门及实际工程应用中气流量方向都不会轻易改变，因此天然气拓扑关系通常是确定的，即天然气系统管道流量方向变量通常是已知量；第i个节点为气源节点时取值为正，为气负荷节点时取值为负，为中间节点时取值为0；中高压传输天然气系统矩阵化方程同样适用于低压配气系统中，此时
技术总结
本发明公开了一种电热气互联多能源系统矩阵化运算模型建模方法，获取电热气互联多能源系统数据信息；建立电力系统的矩阵化运算模型，包括直流潮流矩阵化运算模型和交流潮流矩阵化运算模型；建立热力系统的矩阵化运算模型，包括水力模型矩阵化运算模型、节点压强与压降矩阵化运算模型、流量与温度矩阵化运算模型；建立天然气系统的矩阵化运算模型，包括流量平衡矩阵化运算模型、压强分布矩阵化运算模型；获取所有电力系统、热力系统、和天然气系统的矩阵化运算模型输出的数据信息。本发明构建的模型通用性强、适用范围广，为电热气互联多能源系统快速拓扑结构分析、快捷数据整理和归纳提供理论指导与借鉴，节约工程服务现场时间和人力物力。和人力物力。和人力物力。
技术研发人员：钟永洁 李玉平 胡兵 张玮
受保护的技术使用者：南京国电南自电网自动化有限公司
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2022/2/6