面向综合能源系统的动态仿真建模方法及装置

本发明涉及电-气综合能源系统，尤其涉及一种面向综合能源系统的动态仿真建模方法及装置。

背景技术：

1、21世纪以来，能源消耗和全球环境问题日益突出，能源行业寻求转型和突破，综合能源系统已经成为未来能源结构的主要发展趋势之一。截止2019年全球天然气发电量为6297.9太瓦时，同比增长3.5％。随着电力系统和天然气系统耦合越来越紧密，多能系统网络的相互依存对电网的安全运行产生较大影响。因此，为研究电-气综合能源系统的相互作用机理，有必要研究电-气综合能源系统的动态建模与仿真。

2、现有技术中，针对电-气综合能源系统建模一般有两种方法，即混合建模方法和通用建模方法；其中，混合建模方法是针对不同类型的能源形式采用不同的建模方式，并单独描述其耦合关系；通用建模方法通过电路类比法构建天然气管道分立元件等效电路模型，并通过同一个电力系统仿真平台对电-气综合能源系统进行仿真分析。

3、然而，上述混合建模方法针对不同的能源需要采用不同的仿真平台，往往需要特定接口模型进行联合仿真，然而不同的仿真平台需要特定的能源数据接口，在数据交互过程中延迟较大，较容易造成累积误差；通用建模方法构建的天然气管道分立元件等效电路模型与空间离散程度有关，离散程度越大，形成的管道电路模型的节点数越多，增加了建模的复杂度并不利于仿真效率的提升。

技术实现思路

1、本发明提供一种面向综合能源系统的动态仿真建模方法及装置，用以解决现有的建模方法难以同时兼顾电-气综合能源系统的电磁暂态仿真的高效性和准确性，实现准确高效的电磁暂态仿真。

2、本发明提供的一种面向综合能源系统的动态仿真建模方法，包括：

3、基于仿真系统的建模工具，构建天然气管道二端口等效电路模型；其中，所述天然气管道二端口等效电路模型包含天然气管道的两个外部节点；

4、将所述天然气管道二端口等效电路模型构建于所述仿真系统配置的仿真平台中，以使通过所述仿真平台对综合能源系统进行仿真处理。

5、可选的，所述天然气管道二端口等效电路模型的管道外部节点导纳矩阵为：

6、

7、其中，aex为对称的2×2导纳矩阵，g11、g12、g21和g22为节导纳矩阵的常数系数，且g12＝g21。

8、可选的，所述天然气管道二端口等效电路模型还包括等效导纳节点和

9、其中，

10、可选的，所述天然气管道二端口等效电路模型的导纳矩阵为：

11、

12、其中，pin(t)为管道第一外部节点的电压，pout(t)为管道第二外部节点的电压，min(t)为流入所述管道第一外部节点的天然气质量流量，mout(t)为流出所述管道第二外部节点的天然气质量流量，为所述管道第一外部节点的等效电流源，为所述管道第二外部节点的等效电流源。

13、本发明还提供一种面向综合能源系统的动态仿真建模装置，包括：

14、第一处理模块，用于基于仿真系统的建模工具，构建天然气管道二端口等效电路模型；其中，所述天然气管道二端口等效电路模型包含管道的两个外部节点；

15、第二处理模块，用于将所述天然气管道二端口等效电路模型构建于所述仿真系统配置的仿真平台中，以使通过所述仿真平台对综合能源系统进行仿真处理。

16、可选的，所述天然气管道二端口等效电路模型的管道外部节点导纳矩阵为：

17、

18、其中，aex为对称的2×2导纳矩阵，g11、g12、g21和g22为节导纳矩阵的常数系数，且g12＝g21。

19、可选的，所述天然气管道二端口等效电路模型还包括等效导纳节点和

20、其中，

21、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述面向综合能源系统的动态仿真建模方法的步骤。

22、本发明还提供一种暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述面向综合能源系统的动态仿真建模方法的步骤。

23、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述面向综合能源系统的动态仿真建模方法的步骤。

24、本发明提供的面向综合能源系统的动态仿真建模方法及装置，首基于仿真系统的建模工具，构建天然气管道二端口等效电路模型；其中，天然气管道二端口等效电路模型包含天然气管道两个外部节点，然后将天然气管道二端口等效电路模型构建于仿真系统配置的仿真平台中，以使通过仿真平台对综合能源系统进行仿真处理。由此可见，本发明构建的天然气管道二端口等效电路模型仅保留两个管道外部节点，相比于现有的天然气管道分立元件等效电路模型管道节点数量较少，在很大程度上降低了建模的复杂度。此外，本发明将天然气管道二端口等效电路模型加载于仿真系统配置的仿真平台中，仅通过单一的仿真平台即可实现准确且高效的综合能源系统仿真，具有较强的实用性和应用价值。

技术特征：

1.一种面向综合能源系统的动态仿真建模方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的面向综合能源系统的动态仿真建模方法，其特征在于，所述天然气管道二端口等效电路模型的管道外部节点导纳矩阵为：

3.根据权利要求2所述的面向综合能源系统的动态仿真建模方法，其特征在于，所述天然气管道二端口等效电路模型还包括等效导纳节点和

4.根据权利要求3所述的面向综合能源系统的动态仿真建模方法，其特征在于，所述天然气管道二端口等效电路模型的导纳矩阵为：

5.一种面向综合能源系统的动态仿真建模装置，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的面向综合能源系统的动态仿真建模装置，其特征在于，所述天然气管道二端口等效电路模型的管道外部节点导纳矩阵为：

7.根据权利要求6所述的面向综合能源系统的动态仿真建模装置，其特征在于，所述天然气管道二端口等效电路模型还包括等效导纳节点和

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4任一项所述面向综合能源系统的动态仿真建模方法的步骤。

9.一种暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述面向综合能源系统的动态仿真建模方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述面向综合能源系统的动态仿真建模方法的步骤。

技术总结
本发明提供一种面向综合能源系统的动态仿真建模方法及装置。所述方法包括：基于仿真系统的建模工具，构建天然气管道二端口等效电路模型；其中，所述天然气管道二端口等效电路模型包含管道的两个外部节点；将所述天然气管道二端口等效电路模型构建于所述仿真系统配置的仿真平台中，以使通过所述仿真平台对综合能源系统进行仿真处理。本发明构建的天然气管道二端口等效电路模型仅保留管道的外部节点，降低了建模的复杂度，实现了准确且高效的综合能源系统仿真。

技术研发人员：夏越,宋瑞凯,杜松怀,苏娟
受保护的技术使用者：中国农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13