CN113094909B - 一种综合能源系统设备运行监控优先级评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种综合能源系统设备运行监控优先级评估方法及管理系统。该方法包括如下步骤：步骤S1，建立综合能源系统稳态模型；步骤S2，设定节点注入数据，求解综合能源系统稳态模型，获得基础状态数据；步骤S3，保持其他节点注入数据不变前提下，依次为每个节点注入数据添加扰动并继续求解综合能源系统稳态模型，获得扰动状态数据；步骤S4，基于综合能源系统基础状态数据和扰动状态数据，计算综合能源系统中各个未知变量的相对变化率和各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率，进而判别综合能源系统中设备的优先级。本发明能够有效判别综合能源系统中设备优先级，将为促进综合能源安全可靠运行提供理论基础。
Description
技术领域
本发明属于综合能源系统应用领域，尤其涉及一种综合能源系统设备运行监控优先级评估方法及系统。
背景技术
综合能源系统有助于打破不同能源形式之间存在的技术壁垒、管理壁垒和应用壁垒，能够促进能源生产、传输、分配和使用过程的协调与优化。通过建设综合能源系统，在横向上实现了冷-热-电-气耦合，在纵向上实现了源-网-荷-储协同，通过充分利用不同能流和能源环节的特性，能够达到提升能源系统效率、增加可再生能源消纳、提高基础设施利用率、避免重复建设等多项目标。当前，综合能源系统已经成为我国能源结构转型的重要方向，也将为我国实现“碳达峰、碳中和”目标提供重要支撑。
但需要注意的是，综合能源系统中源-网-荷-储各个环节的能源设备种类和数量众多，并且冷-热-电-气能流之间相互耦合与影响，一个能流中设备的故障将可能引起其他能流中产生连锁故障。如何对综合能源系统中设备的优先级进行评估，以指导运行人员对综合能源系统开展有效的监管，提升综合能源系统运行过程的安全水平，已经成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种综合能源系统设备运行监控优先级评估方法及系统，以有助于解决综合能源系统安全评估问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种综合能源系统设备运行监控优先级评估方法及系统，包括如下步骤：
步骤S1，建立综合能源系统稳态模型；
步骤S2，设定节点注入数据，求解综合能源系统稳态模型，获得基础状态数据；
步骤S3，在保持其他节点注入数据不变的前提下，依次为每个节点注入数据添加扰动并继续求解综合能源系统稳态模型，获得扰动状态数据；
步骤S4，基于综合能源系统基础状态数据和扰动状态数据，计算综合能源系统中各个未知变量的相对变化率和各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率，进而判别综合能源系统中设备的优先级。
进一步地，所述步骤S1包括以下步骤：
步骤S11，建立电力网络稳态模型；
步骤S12，建立天然气网络稳态模型；
步骤S13，建立热力网络稳态模型；
步骤S14，建立能源转换设备稳态模型。
进一步地，所述步骤S11包括以下步骤：
步骤S111，建立电力节点有功功率平衡方程：
式中，i和j为电力节点的编号，x为热电联产机组的编号，Ae为电力网络中所有电力节点构成的集合，
为所有与电力节点i相连的热电联产机组构成的集合，
为所有与电力节点i相连的电力节点构成的集合，
为电力节点i处上级电网提供的有功功率，
为热电联产机组x提供的有功功率，
为电力节点i处接入的电负荷消耗的有功功率，Ui和Uj分别为电力节点i和j的电压幅值，θi,j为电力节点i和j的电压相角差，Gi,j为电力网络导纳矩阵中第i行、第j列元素的实部，Bi,j为电力网络导纳矩阵中第i行、第j列元素的虚部，电力网络导纳矩阵由综合能源系统运行人员设定；
步骤S112，建立电力节点无功功率平衡方程：
式中，
为电力节点i处上级电网提供的无功功率，
为热电联产机组x提供的无功功率，
为电力节点i处接入的电负荷消耗的无功功率。
进一步地，所述步骤S12包括以下步骤：
步骤S121，建立天然气节点流量平衡方程：
式中，m和n为天然气节点的编号；y为燃气锅炉的编号；Ag为天然气网络中所有天然气节点构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的天然气节点构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的热电联产机组构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的燃气锅炉构成的集合；
为天然气节点m和n之间支路上的天然气流量；am,n为常数，并且当天然气由节点n流向节点m时am,n的取值为1，当天然气由节点m流向节点n时am,n的取值为-1；
为天然气节点m处接入的气源提供的天然气流量；
为热电联产机组x消耗的天然气流量；
为燃气锅炉y消耗的天然气流量；
为天然气节点m处接入的气负荷消耗的天然气流量；
步骤S122，建立天然气支路方程：
式中，Kg m,n为天然气节点m和n之间支路的摩擦系数，Kg m,n由综合能源系统运行人员设定；
为天然气节点m处的天然气压力；
为天然气节点n处的天然气压力；Cm,n为常数，并且当
时Cm,n的取值为1，当
时Cm,n的取值为-1。
进一步地，所述步骤S13包括以下步骤：
步骤S131，建立热力节点流量守恒方程：
式中，k和l为热力节点的编号，z为热负荷的编号；Ah,supply为热力网络中供水网上所有节点构成的集合；Ah,return为热力网络中回水网上所有节点构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热力节点构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热电联产机组构成的集合；
为所有与热力节点k相连的燃气锅炉构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热负荷构成的集合；ACHP为综合能源系统中所有热电联产机组构成的集合；ABoiler为综合能源系统中所有燃气锅炉构成的集合；ALoad为综合能源系统中所有热负荷构成的集合；
为热力节点k和l之间支路上的供热介质的流量；ak,l为常数，当供热介质由节点l流向节点k时ak,l的取值为1，当供热介质由节点k流向节点l时ak,l的取值为-1；
为从热电联产机组x中流出的供热介质的流量；
为从燃气锅炉y中流出的供热介质的流量；
为流入热负荷z的供热介质的流量；
为流入热电联产机组x的供热介质的流量；
为流入燃气锅炉x的供热介质的流量；
为从热负荷z处流出的供热介质的流量；
步骤S132，建立热力支路方程：
式中，
为热力节点k处供热介质的压力，
为热力节点l处供热介质的压力，
为热力节点k和l之间支路的摩擦系数，
由综合能源系统运行人员设定，Hk,l为热力节点k和l之间支路上水泵提供的扬程；
步骤S133，建立热力节点能量守恒方程：
k∈Ah,supply
k∈Ah,return
式中，
为热力节点k和l之间支路中供热介质的温度，
为从热电联产机组x中流出的供热介质的温度，
为从燃气锅炉y中流出的供热介质的温度，
为流入热负荷z的供热介质的温度，
为流向热电联产机组x的供热介质的温度，
为流向燃气锅炉y的供热介质的温度，
为从热负荷z处流出的供热介质的温度；
为热电联产机组x提供的热功率；
为燃气锅炉y提供的热功率；
为热负荷z消耗的热功率。
进一步地，所述步骤S14包括以下步骤：
步骤S141，建立热电联产机组模型：
式中，
为热电联产机组x的供电效率，
为热电联产机组x处电流与电压的相位差，
为热电联产机组x的供热效率，
和
由综合能源系统运行人员设定；
步骤S142，建立燃气锅炉模型：
式中，
为燃气锅炉y的供热效率，
由综合能源系统运行人员设定。
更进一步地，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21，由综合能源系统运行人员设定节点注入数据，当热电联产机组运行模式为以热定电时，设定的节点注入数据包括电负荷消耗的有功功率
和无功功率
上级电网的电压幅值
和电压相角
气源处天然气压力
气负荷消耗的天然气流量
水泵提供的扬程Hk,l、热电联产机组中流出的供热介质的温度
燃气锅炉中流出的供热介质的温度
和热负荷消耗的热功率
当热电联产机组运行模式为以电定热时，设定的节点注入数据包括电负荷消耗的有功功率
和无功功率
上级电网的电压幅值
和电压相角
热电联产机组提供的有功功率
气源处天然气压力
气负荷消耗的天然气流量
水泵提供的扬程Hk,l、燃气锅炉中流出的供热介质的温度
和热负荷消耗的热功率
步骤S22，基于步骤S21中设定的节点注入数据，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S1中建立的综合能源系统稳态模型，获得综合能源系统基础状态数据，并记为
v∈AUnk，v为综合能源系统未知变量的编号，AUnk为综合能源系统所有未知变量构成的集合。
更进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31，对步骤S2中所提各个节点注入数据从1开始编号，并将由所有节点注入数据的编号构成的集合记为T；记T中任意一个元素为t，并设置t的初始值为1；
步骤S32，对第t个节点注入数据添加扰动并保持其他节点注入数据不变；
步骤S33，基于步骤S32中设定的节点注入数据，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S1中建立的综合能源系统稳态模型，获得综合能源系统扰动状态数据，并记为
v∈AUnk，v为综合能源系统未知变量的编号，AUnk为综合能源系统所有未知变量构成的集合；
步骤S34，将第t个节点注入数据恢复到添加扰动前的数值；
步骤S35，如果已经对所有节点注入数据添加扰动，则计算结束，否则令t＝t+1，并返回步骤S32。
更进一步地，所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S41，由综合能源系统运行人员设定综合能源系统中各个未知变量的上限和下限，分别记为
和
v∈AUnk；
步骤S42，计算综合能源系统中各个未知变量的相对变化率：
式中，当
时，
取未知变量的上限
当
时，
取未知变量的下限
步骤S43，计算综合能源系统中各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率：
步骤S44，根据综合能源系统中各个未知变量的相对变化率RCUnk v，判别与未知变量v相关的设备的优先级；具体地，RCUnk v值越大，表明该设备的优先级越高；
步骤S45，根据综合能源系统中各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率RCInj t，判别与第t个节点注入数据相关的设备的优先级；具体地，RCInj t值越大，表明该设备的优先级越高。
又一方面，本发明还提供一种上述评估方法所采用的综合能源系统设备运行监控优先级评估系统，该系统包括如下部分：模型单元、计算单元、扰动单元、评估单元和着色单元；
模型单元：负责存储综合能源系统稳态模型、综合能源系统稳态模型参数和综合能源系统中各个节点注入数据；
计算单元：负责利用模型单元中存储的综合能源系统稳态模型、综合能源系统稳态模型参数和综合能源系统中各个节点注入数据计算得到综合能源系统状态数据；
扰动单元：负责为综合能源系统中各个节点注入数据添加扰动；
评估单元：负责对综合能源系统中设备优先级进行评估；
着色单元：负责根据综合能源系统中设备优先级评估结果对综合能源系统中的设备进行着色，具体过程为：记RCUnk v中的最大值和最小值分别为RCUnk max和RCUnk min；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为蓝色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为黄色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为橙色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为红色；记RCInj t中的最大值和最小值分别为RCInj max和RCInj min；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为蓝色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为黄色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为橙色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为红色。
本发明的有益效果是：
本发明提出的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，考虑了综合能源系统中源-网-荷各个环节设备的完整模型，提供的评估结果计及了综合能源系统中注入数据的影响程度和因变量的被影响程度，能够为判别综合能源系统中设备的优先级提供数据支撑。本发明提出的综合能源系统设备运行监控优先级评估系统，能够以设备不同着色的形式清晰向综合能源系统运行人员展现设备优先级，进而在综合能源系统运行过程中加强对高优先级设备的监管和调控，有望提升综合能源系统运行过程的安全性水平。
附图说明
图1为本发明的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法的实施流程图；
图2为本发明的综合能源系统设备运行监控优先级评估系统的原理框图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，包括如下步骤：
步骤S1，建立综合能源系统稳态模型；
步骤S2，设定节点注入数据，求解综合能源系统稳态模型，获得基础状态数据；
步骤S3，在保持其他节点注入数据不变的前提下，依次为每个节点注入数据添加扰动并继续求解综合能源系统稳态模型，获得扰动状态数据；
步骤S4，基于综合能源系统基础状态数据和扰动状态数据，计算综合能源系统中各个未知变量的相对变化率和各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率，进而判别综合能源系统中设备的优先级。
所述步骤S1包括以下步骤：
步骤S11，建立电力网络稳态模型；
步骤S12，建立天然气网络稳态模型；
步骤S13，建立热力网络稳态模型；
步骤S14，建立能源转换设备稳态模型。
所述步骤S11包括以下步骤：
步骤S111，建立电力节点有功功率平衡方程：
式中，i和j为电力节点的编号，x为热电联产机组的编号，Ae为电力网络中所有电力节点构成的集合，
为所有与电力节点i相连的热电联产机组构成的集合，
为所有与电力节点i相连的电力节点构成的集合，
为电力节点i处上级电网提供的有功功率，
为热电联产机组x提供的有功功率，
为电力节点i处接入的电负荷消耗的有功功率，Ui和Uj分别为电力节点i和j的电压幅值，θi,j为电力节点i和j的电压相角差，Gi,j为电力网络导纳矩阵中第i行、第j列元素的实部，Bi,j为电力网络导纳矩阵中第i行、第j列元素的虚部，电力网络导纳矩阵由综合能源系统运行人员设定；
步骤S112，建立电力节点无功功率平衡方程：
式中，
为电力节点i处上级电网提供的无功功率，
为热电联产机组x提供的无功功率，
为电力节点i处接入的电负荷消耗的无功功率。
所述步骤S12包括以下步骤：
步骤S121，建立天然气节点流量平衡方程：
式中，m和n为天然气节点的编号；y为燃气锅炉的编号；Ag为天然气网络中所有天然气节点构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的天然气节点构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的热电联产机组构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的燃气锅炉构成的集合；
为天然气节点m和n之间支路上的天然气流量；am,n为常数，并且当天然气由节点n流向节点m时am,n的取值为1，当天然气由节点m流向节点n时am,n的取值为-1；VS m为天然气节点m处接入的气源提供的天然气流量；
为热电联产机组x消耗的天然气流量；
为燃气锅炉y消耗的天然气流量；
为天然气节点m处接入的气负荷消耗的天然气流量；
步骤S122，建立天然气支路方程：
式中，Kg m,n为天然气节点m和n之间支路的摩擦系数，Kg m,n由综合能源系统运行人员设定；
为天然气节点m处的天然气压力；
为天然气节点n处的天然气压力；Cm,n为常数，并且当
时Cm,n的取值为1，当
时Cm,n的取值为-1。
所述步骤S13包括以下步骤：
步骤S131，建立热力节点流量守恒方程：
式中，k和l为热力节点的编号，z为热负荷的编号；Ah,supply为热力网络中供水网上所有节点构成的集合；Ah,return为热力网络中回水网上所有节点构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热力节点构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热电联产机组构成的集合；
为所有与热力节点k相连的燃气锅炉构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热负荷构成的集合；ACHP为综合能源系统中所有热电联产机组构成的集合；ABoiler为综合能源系统中所有燃气锅炉构成的集合；ALoad为综合能源系统中所有热负荷构成的集合；
为热力节点k和l之间支路上的供热介质的流量；ak,l为常数，当供热介质由节点l流向节点k时ak,l的取值为1，当供热介质由节点k流向节点l时ak,l的取值为-1；
为从热电联产机组x中流出的供热介质的流量；
为从燃气锅炉y中流出的供热介质的流量；
为流入热负荷z的供热介质的流量；
为流入热电联产机组x的供热介质的流量；
为流入燃气锅炉x的供热介质的流量；
为从热负荷z处流出的供热介质的流量；
步骤S132，建立热力支路方程：
式中，
为热力节点k处供热介质的压力，
为热力节点l处供热介质的压力，
为热力节点k和l之间支路的摩擦系数，
由综合能源系统运行人员设定，Hk,l为热力节点k和l之间支路上水泵提供的扬程；
步骤S133，建立热力节点能量守恒方程：
k∈Ah,supply
k∈Ah,return
式中，
为热力节点k和l之间支路中供热介质的温度，
为从热电联产机组x中流出的供热介质的温度，
为从燃气锅炉y中流出的供热介质的温度，
为流入热负荷z的供热介质的温度，
为流向热电联产机组x的供热介质的温度，
为流向燃气锅炉y的供热介质的温度，
为从热负荷z处流出的供热介质的温度；
为热电联产机组x提供的热功率；
为燃气锅炉y提供的热功率；
为热负荷z消耗的热功率。
所述步骤S14包括以下步骤：
步骤S141，建立热电联产机组模型：
式中，
为热电联产机组x的供电效率，
为热电联产机组x处电流与电压的相位差，
为热电联产机组x的供热效率，
和
由综合能源系统运行人员设定；
步骤S142，建立燃气锅炉模型：
式中，
为燃气锅炉y的供热效率，
由综合能源系统运行人员设定。
所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21，由综合能源系统运行人员设定节点注入数据，当热电联产机组运行模式为以热定电时，设定的节点注入数据包括电负荷消耗的有功功率
和无功功率
上级电网的电压幅值
和电压相角
气源处天然气压力
气负荷消耗的天然气流量
水泵提供的扬程Hk,l、热电联产机组中流出的供热介质的温度
燃气锅炉中流出的供热介质的温度
和热负荷消耗的热功率
当热电联产机组运行模式为以电定热时，设定的节点注入数据包括电负荷消耗的有功功率
和无功功率
上级电网的电压幅值
和电压相角
热电联产机组提供的有功功率
气源处天然气压力
气负荷消耗的天然气流量
水泵提供的扬程Hk,l、燃气锅炉中流出的供热介质的温度
和热负荷消耗的热功率
步骤S22，基于步骤S21中设定的节点注入数据，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S1中建立的综合能源系统稳态模型，获得综合能源系统基础状态数据，并记为
v∈AUnk，v为综合能源系统未知变量的编号，AUnk为综合能源系统所有未知变量构成的集合。
所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31，对步骤S21中所提各个节点注入数据从1开始编号，并将由所有节点注入数据的编号构成的集合记为T；记T中任意一个元素为t，并设置t的初始值为1；
步骤S32，对第t个节点注入数据添加扰动并保持其他节点注入数据不变；
步骤S33，基于步骤S32中设定的节点注入数据，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S1中建立的综合能源系统稳态模型，获得综合能源系统扰动状态数据，并记为
v∈AUnk，v为综合能源系统未知变量的编号，AUnk为综合能源系统所有未知变量构成的集合；
步骤S34，将第t个节点注入数据恢复到添加扰动前的数值；
步骤S35，如果已经对所有节点注入数据添加扰动，则计算结束，否则令t＝t+1，并返回步骤S32。
所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S41，由综合能源系统运行人员设定综合能源系统中各个未知变量的上限和下限，分别记为
和
v∈AUnk；
步骤S42，计算综合能源系统中各个未知变量的相对变化率：
式中，当
时，
取未知变量的上限
当
时，
取未知变量的下限
步骤S43，计算综合能源系统中各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率：
步骤S44，根据综合能源系统中各个未知变量的相对变化率RCUnk v，判别与未知变量v相关的设备的优先级；具体地，RCUnk v值越大，表明该设备的优先级越高；
步骤S45，根据综合能源系统中各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率RCInj t，判别与第t个节点注入数据相关的设备的优先级；具体地，RCInj t值越大，表明该设备的优先级越高。
实施例2
在实施例1的基础上，如图2所示，本发明还提供了一种综合能源系统设备运行监控优先级评估系统，包括如下部分：
模型单元：负责存储综合能源系统稳态模型、综合能源系统稳态模型参数和综合能源系统中各个节点注入数据；
计算单元：负责利用模型单元中存储的综合能源系统稳态模型、综合能源系统稳态模型参数和综合能源系统中各个节点注入数据计算得到综合能源系统状态数据；
扰动单元：负责为综合能源系统中各个节点注入数据添加扰动；
评估单元：负责对综合能源系统中设备优先级进行评估；
着色单元：负责根据综合能源系统中设备优先级评估结果对综合能源系统中的设备进行着色，具体过程为：记RCUnk v中的最大值和最小值分别为RCUnk max和RCUnk min；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为蓝色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为黄色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为橙色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为红色；记RCInj t中的最大值和最小值分别为RCInj max和RCInj min；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为蓝色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为黄色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为橙色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为红色。
Claims (8)
1.一种综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，建立综合能源系统稳态模型；
步骤S2，设定节点注入数据，求解综合能源系统稳态模型，获得基础状态数据；
步骤S3，在保持其他节点注入数据不变的前提下，依次为每个节点注入数据添加扰动并继续求解综合能源系统稳态模型，获得扰动状态数据；
步骤S4，基于综合能源系统基础状态数据和扰动状态数据，计算综合能源系统中各个未知变量的相对变化率和各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率，进而判别综合能源系统中设备的优先级；
所述步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S11，建立电力网络稳态模型；
步骤S12，建立天然气网络稳态模型；
步骤S13，建立热力网络稳态模型；
步骤S14，建立能源转换设备稳态模型；
所述步骤S11包括以下步骤：
步骤S111，建立电力节点有功功率平衡方程：
式中，i和j为电力节点的编号，x为热电联产机组的编号，Ae为电力网络中所有电力节点构成的集合，
为所有与电力节点i相连的热电联产机组构成的集合，
为所有与电力节点i相连的电力节点构成的集合，
为电力节点i处上级电网提供的有功功率，
为热电联产机组x提供的有功功率，
为电力节点i处接入的电负荷消耗的有功功率，Ui和Uj分别为电力节点i和j的电压幅值，θi,j为电力节点i和j的电压相角差，Gi,j为电力网络导纳矩阵中第i行、第j列元素的实部，Bi,j为电力网络导纳矩阵中第i行、第j列元素的虚部，电力网络导纳矩阵由综合能源系统运行人员设定；
步骤S112，建立电力节点无功功率平衡方程：
式中，
为电力节点i处上级电网提供的无功功率，
为热电联产机组x提供的无功功率，
为电力节点i处接入的电负荷消耗的无功功率。
2.根据权利要求1所述的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，其特征在于，所述步骤S12包括以下步骤：
步骤S121，建立天然气节点流量平衡方程：
式中，m和n为天然气节点的编号；y为燃气锅炉的编号；Ag为天然气网络中所有天然气节点构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的天然气节点构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的热电联产机组构成的集合；
为所有与天然气节点m相连的燃气锅炉构成的集合；
为天然气节点m和n之间支路上的天然气流量；am,n为常数，并且当天然气由节点n流向节点m时am,n的取值为1，当天然气由节点m流向节点n时am,n的取值为-1；
为天然气节点m处接入的气源提供的天然气流量；
为热电联产机组x消耗的天然气流量；
为燃气锅炉y消耗的天然气流量；
为天然气节点m处接入的气负荷消耗的天然气流量；
步骤S122，建立天然气支路方程：
式中，Kg m,n为天然气节点m和n之间支路的摩擦系数，Kg m,n由综合能源系统运行人员设定；
为天然气节点m处的天然气压力；
为天然气节点n处的天然气压力；Cm,n为常数，并且当
时Cm,n的取值为1，当
时Cm,n的取值为-1。
3.根据权利要求2所述的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，其特征在于，所述步骤S13包括以下步骤：
步骤S131，建立热力节点流量守恒方程：
式中，k和l为热力节点的编号，z为热负荷的编号；Ah,supply为热力网络中供水网上所有节点构成的集合；Ah,return为热力网络中回水网上所有节点构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热力节点构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热电联产机组构成的集合；
为所有与热力节点k相连的燃气锅炉构成的集合；
为所有与热力节点k相连的热负荷构成的集合；ACHP为综合能源系统中所有热电联产机组构成的集合；ABoiler为综合能源系统中所有燃气锅炉构成的集合；ALoad为综合能源系统中所有热负荷构成的集合；
为热力节点k和l之间支路上的供热介质的流量；ak,l为常数，当供热介质由节点l流向节点k时ak,l的取值为1，当供热介质由节点k流向节点l时ak,l的取值为-1；
为从热电联产机组x中流出的供热介质的流量；
为从燃气锅炉y中流出的供热介质的流量；
为流入热负荷z的供热介质的流量；
为流入热电联产机组x的供热介质的流量；
为流入燃气锅炉x的供热介质的流量；
为从热负荷z处流出的供热介质的流量；
步骤S132，建立热力支路方程：
式中，
为热力节点k处供热介质的压力，
为热力节点l处供热介质的压力，
为热力节点k和l之间支路的摩擦系数，
由综合能源系统运行人员设定，Hk,l为热力节点k和l之间支路上水泵提供的扬程；
步骤S133，建立热力节点能量守恒方程：
k∈Ah,supply
k∈Ah,return
式中，
为热力节点k和l之间支路中供热介质的温度，
为从热电联产机组x中流出的供热介质的温度，
为从燃气锅炉y中流出的供热介质的温度，
为流入热负荷z的供热介质的温度，
为流向热电联产机组x的供热介质的温度，
为流向燃气锅炉y的供热介质的温度，
为从热负荷z处流出的供热介质的温度；
为热电联产机组x提供的热功率；
为燃气锅炉y提供的热功率；
为热负荷z消耗的热功率。
4.根据权利要求3所述的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，其特征在于，所述步骤S14包括以下步骤：
步骤S141，建立热电联产机组模型：
式中，
为热电联产机组x的供电效率，
为热电联产机组x处电流与电压的相位差，
为热电联产机组x的供热效率，
和
由综合能源系统运行人员设定；
步骤S142，建立燃气锅炉模型：
式中，
为燃气锅炉y的供热效率，
由综合能源系统运行人员设定。
5.根据权利要求1所述的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
步骤S21，由综合能源系统运行人员设定节点注入数据，当热电联产机组运行模式为以热定电时，设定的节点注入数据包括电负荷消耗的有功功率
和无功功率
上级电网的电压幅值
和电压相角
气源处天然气压力
气负荷消耗的天然气流量
水泵提供的扬程Hk,l、热电联产机组中流出的供热介质的温度
燃气锅炉中流出的供热介质的温度
和热负荷消耗的热功率
当热电联产机组运行模式为以电定热时，设定的节点注入数据包括电负荷消耗的有功功率
和无功功率
上级电网的电压幅值
和电压相角
热电联产机组提供的有功功率
气源处天然气压力
气负荷消耗的天然气流量
水泵提供的扬程Hk,l、燃气锅炉中流出的供热介质的温度
和热负荷消耗的热功率
步骤S22，基于步骤S21中设定的节点注入数据，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S1中建立的综合能源系统稳态模型，获得综合能源系统基础状态数据，并记为
v为综合能源系统未知变量的编号，AUnk为综合能源系统所有未知变量构成的集合。
6.根据权利要求5所述的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
步骤S31，对步骤S2中各个节点注入数据从1开始编号，并将由所有节点注入数据的编号构成的集合记为T；记T中任意一个元素为t，并设置t的初始值为1；
步骤S32，对第t个节点注入数据添加扰动并保持其他节点注入数据不变；
步骤S33，基于步骤S32中设定的节点注入数据，利用牛顿-拉夫逊法求解步骤S1中建立的综合能源系统稳态模型，获得综合能源系统扰动状态数据，并记为
v为综合能源系统未知变量的编号，AUnk为综合能源系统所有未知变量构成的集合；
步骤S34，将第t个节点注入数据恢复到添加扰动前的数值；
步骤S35，如果已经对所有节点注入数据添加扰动，则计算结束，否则令t＝t+1，并返回步骤S32。
7.根据权利要求6所述的综合能源系统设备运行监控优先级评估方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
步骤S41，由综合能源系统运行人员设定综合能源系统中各个未知变量的上限和下限，分别记为
和
步骤S42，计算综合能源系统中各个未知变量的相对变化率RCUnk v：
式中，当
时，
取未知变量的上限
当
时，
取未知变量的下限
步骤S43，计算综合能源系统中各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率RCInj t：
步骤S44，根据综合能源系统中各个未知变量的相对变化率RCUnk v，判别与未知变量v相关的设备的优先级；RCUnk v值越大，表明该设备的优先级越高；
步骤S45，根据综合能源系统中各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率RCInj t，判别与第t个节点注入数据相关的设备的优先级；RCInj t值越大，表明该设备的优先级越高。
8.一种综合能源系统设备运行监控优先级评估系统，该系统采用权利要求1-7任一项所述的方法对综合能源系统设备优先级进行评估，其特征在于，包括模型单元、计算单元、扰动单元、评估单元和着色单元；
模型单元：负责存储综合能源系统稳态模型、综合能源系统稳态模型参数和综合能源系统中各个节点注入数据；
计算单元：负责利用模型单元中存储的综合能源系统稳态模型、综合能源系统稳态模型参数和综合能源系统中各个节点注入数据计算得到综合能源系统状态数据；
扰动单元：负责为综合能源系统中各个节点注入数据添加扰动；
评估单元：负责对综合能源系统中设备优先级进行评估；
着色单元：负责根据综合能源系统中设备优先级评估结果对综合能源系统中的设备进行着色，具体过程为：记综合能源系统中各个未知变量的相对变化率RCUnk v中的最大值和最小值分别为RCUnk max和RCUnk min；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为蓝色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为黄色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为橙色；当
时，与未知变量v相关的设备着色方案为红色；记综合能源系统中各个节点注入数据引起的未知变量的相对变化率RCInj t中的最大值和最小值分别为RCInj max和RCInj min；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为蓝色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为黄色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为橙色；当
时，与第t个节点注入数据相关的设备着色方案为红色。
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