CN115860522A

CN115860522A - 基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法及系统

Info

Publication number: CN115860522A
Application number: CN202211450511.4A
Authority: CN
Inventors: 刘春阳; 王梦雪; 马后震; 王正松
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2023-03-28

Abstract

本公开涉及综合能源系统运行控制技术领域，提出了一种基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法及系统，方法包括：基于碳排守恒以及非同源的可叠加性确定的碳排分摊框架，对综合能源的子系统分别提出稳态碳熵模型与动态碳熵模型；针对负荷变化小于设定值、动态过程小于设定时长的综合能源的子系统，采用稳态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布；针对负荷变动不小于设定值、动态过程不小于设定时长、时间尺度相差大于阈值的综合能源的子系统，采用动态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布。本公开的碳熵分析能够得到更加精确的碳指标，实现综合能源的用能调控或者指导用户用能。

Description

基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法及系统

技术领域

本公开涉及综合能源系统运行控制相关技术领域，具体的说，是涉及一种基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

能量系统的碳排研究受到高度重视。能源侧碳排宏观计量过于粗放，难以支撑低碳化的深入研究。而用能侧在节能减排中的作用日益突出，碳轨迹追踪成为厘清用户减排责任的重要技术。综合能源系统具备多源与多用能端口，结合碳轨迹分析方法，能有效追踪端口碳强度，指导用户用能，发挥用户节能减排的主动性和潜力。

发明人在研究中发现，现有碳轨迹追踪理论在三个方面仍有待改进：

1)碳排放流理论定义“碳流”依附于能量流，而碳排不随能量损耗消失，该理论框架影响损耗携带碳排的荷侧归算。所得碳指标为总指标，未形成源荷碳排关系的显式表达，无法区分源对荷的碳排贡献。

2)现有方法需计算全系统的节点碳指标，矩阵规模大；部分方法需增加虚拟节点等效处理损耗，计算复杂。

3)目前碳轨迹追踪方法仅停留在稳态，针对负荷变动较大、动态过程较长、时间尺度相差较大的综合能源系统未形成动态碳轨迹追踪方法求解更为精确的碳指标。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法及系统，能够针对综合能源系统各子系统的运行数据确定采用动态碳熵分析或者采用稳态碳熵分析，得到更加精确的碳指标，实现综合能源的用能调控或者指导用户用能。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，包括如下步骤：

基于碳排守恒以及非同源的可叠加性确定的碳排分摊框架，对综合能源的子系统分别提出稳态碳熵模型与动态碳熵模型；

针对负荷变化小于设定值、动态过程小于设定时长的综合能源的子系统，采用稳态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布；

针对负荷变动不小于设定值、动态过程不小于设定时长、时间尺度相差大于阈值的综合能源的子系统，采用动态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布。

基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定系统，包括：

模型构建模块：被配置为基于碳排守恒以及非同源的可叠加性确定的碳排分摊框架，对综合能源的子系统分别提出稳态碳熵模型与动态碳熵模型；

碳轨迹追踪求解模块：被配置为针对负荷变化小于设定值、动态过程小于设定时长的综合能源的子系统，采用稳态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布；

被配置为针对负荷变动不小于设定值、动态过程不小于设定时长、时间尺度相差大于阈值的综合能源的子系统，采用动态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布。

一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求上述方法所述的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开中，提出合理的碳排分摊框架，使得提出的动态碳熵分析方法不仅能够计算负荷的总体碳指标，还能够分析负荷的碳熵成分，区分不同源对荷的碳排作用。在统一的框架下，分别提出稳态与动态碳轨迹追踪模型，融合稳态碳轨迹追踪方法以及动态碳轨迹追踪方法，既能满足负荷变化小、动态过程短的子系统碳排分析，又能满足负荷变动大、动态过程长、时间尺度相差大的子系统碳排分析。相比于单独采用稳态碳轨迹追踪方法，动态碳熵分析方法能够在负荷变化大、动态过程长的综合能源系统中更加准确地界定用户的碳排责任，形成精确的碳指标指导用户用能。

本公开的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的构建的碳排分摊框架；

图2是本公开实施例1的热力系统结构示意图；

图3是本公开实施例1的天然气系统叠加特性示意图；

图4是本公开实施例1的天然气系统管存变化示意图；

图5是本公开实施例1的热力系统叠加特性示意图；

图6(a)是本公开实施例1的单输入单输出耦合设备端口示意图；

图6(b)是本公开实施例1的CHP端口示意图；

图7是本公开实施例1的综合能源系统碳熵分析计算流程图；

图8是本公开实施例1的仿真示例的电力系统节点碳强度；

图9是本公开实施例1的仿真示例的电力系统负荷节点碳熵；

图10是本公开实施例1的仿真示例的天然气系统碳强度采用动态与稳态追踪方法结果对比；

图11是本公开实施例1的仿真示例的热力系统碳强度采用动态与稳态追踪方法结果对比；

图12是本公开实施例1的仿真示例的天然气系统负荷节点碳熵与功率分量示意图；

图13是本公开实施例1的仿真示例的热力系统节点总负荷碳熵与功率分量示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

技术术语解释

综合能源系统(integrated energy system,IES)：综合能源系统是指一定区域内利用先进的物理信息技术和创新管理模式，整合区域内煤炭、石油、天然气、电能、热能等多种能源，实现多种异质能源子系统之间的协调规划、优化运行，协同管理、交互响应和互补互济。在满足系统内多元化用能需求的同时，要有效地提升能源利用效率，促进能源可持续发展的新型一体化的能源系统。在综合能源系统模型中一般包括电力系统模型、热力系统模型以及天然气系统模型，其中电力系统时间常数最小，为毫秒、微秒级；热力系统与天然气系统时间尝试较长，为分钟、小时级。本实施例综合能源系统模型对稳态模型与动态模型分别建模，研究不同时间尺度下的系统运行状况。

碳排放流理论：该理论是目前较为系统的碳轨迹追踪理论，能够在综合能源系统中进行应用。该理论将碳排放流定义为依附于能量潮流而存在的虚拟网络流，在未考虑传输损耗的情况下，根据已知的直流潮流数据将产能环节的碳排放分摊至用能侧，形成了具体的碳指标定义及计算方法。

实施例1

在一个或多个实施方式公开的技术方案中，如图1-图13所示，基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，包括如下步骤：

步骤1、基于碳排守恒以及非同源的可叠加性确定的碳排分摊框架，对综合能源的子系统分别提出稳态碳熵模型与动态碳熵模型；

步骤2、针对负荷变化小于设定值、动态过程小于设定时长的综合能源的子系统，采用稳态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布；

步骤3、针对负荷变动不小于设定值、动态过程不小于设定时长、时间尺度相差大于阈值的综合能源的子系统，采用动态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布；

根据得到的碳熵分布，实现综合能源的用能调控或者指导用户用能。

具体的，综合能源的子系统包括电力系统、热力系统、天然气系统以及耦合系统，针对不同的分析需求选择不同类型的碳熵分析方法对综合能源系统进行分析。其中针对动态过程快、负荷变化量小的电热综合能源系统，使用电力系统碳熵分析方法、热力系统稳态碳熵分析方法及耦合设备碳熵模型进行分析；针对动态过程长、负荷变化量大的电热气综合能源系统，使用电力系统碳熵方法、热力系统动态碳熵分析方法、天然气系统动态碳熵分析方法及耦合设备碳熵模型进行碳排分析。

本实施例中，提出合理的碳排分摊框架，使得提出的动态碳熵分析方法不仅能够计算负荷的总体碳指标，还能够分析负荷的碳熵成分，区分不同源对荷的碳排作用。在统一的框架下，分别提出稳态与动态碳轨迹追踪模型，融合稳态碳轨迹追踪方法以及动态碳轨迹追踪方法，既能满足负荷变化小、动态过程短的子系统碳排分析，又能满足负荷变动大、动态过程长、时间尺度相差大的子系统碳排分析。相比于单独采用稳态碳轨迹追踪方法，动态碳熵分析方法能够在负荷变化大、动态过程长的综合能源系统中更加准确地界定用户的碳排责任，形成精确的碳指标指导用户用能。

进一步地，在构建稳态碳熵模型与动态碳熵模型时，将功率和碳排直接从源侧分离，明确不同源对负荷的功率及碳排传递关系，对能量及损耗携带的碳排进行合理分摊。可以避免通过增加虚拟节点的方法对损耗进行处理，以免提高计算复杂程度。形成的碳轨迹追踪方法能够分析负荷的碳排放来源，得到更加精细的碳排指标指导用户用能。

步骤1中，碳排分摊框架具体为：碳源传递至碳荷的碳排包括随能量传输所传递碳熵流和能量损耗携带的碳熵产；通过建立源荷能量关系进一步建立源荷的碳熵传递关系；基于碳熵所具有的非同源的可叠加性，计算负荷处总碳熵指标。

根据碳排守恒，碳源输出能量对应的总碳排等于碳荷接收能量对应的总碳排，因此对碳熵的追踪关键在于追踪源对荷的能量输出关系。在明确单个源对单个荷的功率流输出关系后，确定单个源对单个荷的碳熵传递关系，最后利用碳熵的可叠加性将其加和求得用能总碳熵。

碳排放从源传递至荷的过程中，碳熵增ds_c包括两部分碳熵变化，如下式所示：

ds_c＝ds_cf+ds_cg (1)

式中：s_cf为“碳熵流”，为携带固定碳排强度的能量流动“传递”的碳熵.

如图1中碳熵流a、b；s_cg为“碳熵产”，为能量流动中不可逆因素产生的碳熵，如图1中碳熵产a、b，在实际能量流动过程中，不可逆因素为传输中的能量损耗。碳熵流与碳熵产之和为该能量流从源输送至荷而传递的碳熵；碳熵a与碳熵b之和为荷用能过程传递的总碳熵。

在求解荷侧碳指标的同时，能够清晰界定不同碳源对碳荷的作用，碳熵计算式如下式所示：

式中：

为能量系统源节点w向能量系统节点v传输的功率；s_c,wv为功率

从能量系统源节点w传输至能量系统节点v所传递的碳熵；e_w为能量系统源节点w的碳强度；s_c,v为在多源作用下传递到能量系统节点v的总碳熵；V_sr为能量系统所有能量源(即为碳源)节点的集合。

根据碳熵的可叠加性使得碳熵理论在获得总碳指标的同时能够独立分析某一碳源的作用。区别于其他理论逐个节点融合递推计算碳指标的方法，本实施例提出的碳熵模型能够将功率和碳排直接从源侧分离，明确不同源对负荷的功率及碳熵传递关系，而后对荷侧碳排进行叠加，形成碳源与碳荷碳排关系的显式表达式。

步骤1中，针对天然气系统，根据提出的碳排分摊框架，构建的动态碳熵模型如下：

(1)天然气系统动态碳熵模型：将气网管道末端气流质量流量G_n、首端管道的气体压强p₀表示为多个阶跃函数的叠加，将气网管道首端气流质量流量G₀(s)、管道末端气体压强p_n(s)表示为有限个阶跃响应的叠加，只考虑气源节点对负荷节点的气流分量，构建天然气系统源荷气流关系，进一步建立天然气系统动态潮流追踪模型；根据潮流追踪模型，计及管存中气流，区分不同气源(包含管存)对气负荷的气流供应关系，建立天然气系统动态碳熵模型。具体的模型构建过程如下：

天然气系统中气流受压力驱动沿管道传输，满足质量守恒方程(1.1)与动量守恒方程(1.2):

式中：ρ、v和p分别为天然气的密度、速度和压强；g为重力加速度；λ、θ和D分别为天然气网管道的摩擦系数、倾角和内径；t、x分别为时间、空间坐标。

对式(1.2)进行简化，并转换至复频域中求解气网管道传输特性方程，如式(1.3)所示。

式中：G₀、G_n为气网管道首、末端气流质量流量；p₀、p_n为管道首、末端气体压强；A₃(s)、B₃(s)、C₃(s)、D₃(s)为气网管道传递函数矩阵中的元素。

本实施例中，为了降低G₀(s)、p_n(s)的拉氏逆变换求解难度，将气网管道末端气流质量流量G_n、首端管道的气体压强p₀表示为多个阶跃函数的叠加，将气网管道首端气流质量流量G₀(s)、管道末端气体压强p_n(s)表示为有限个阶跃响应的叠加：

其中，公式1.4中用上标G、p区分气流质量流量与气压的相关量，式中：q^G、

分别为气网管道末端气流质量流量阶跃变化量的序号、个数；q^p、

分别为管道首端天然气压强阶跃变化量的序号、个数；

分别为第q^G个、第q^p个阶跃变化量的幅值；

为第q^G个、第q^p个阶跃变化量的起始时间；ε(t)为阶跃函数。

本实施例将G_n、p₀的单位阶跃变化量作为激励对G₀、p_n的单位阶跃响应矩阵进行化简。

先将单位阶跃响应矩阵中的元素转化为一个阶跃响应与多个惯性环节相加的形式，以式A₃(s)/s为例，如下：

式中：δ为惯性环节个数；

τ为阶跃与惯性环节的幅值、惯性环节的时间常数。

时间常数越小，动力学响应越快。天然气系统的动力学响应相对缓慢，因此将时间常数足够小的多个惯性环节之和简化为一个惯性环节^[26]：

式中：i为惯性环节的序号；τ_set为设定的适当大小的时间常数。

则式(1.5)可以简化为：

则G₀、p_n的单位阶跃响应矩阵简化为式(1.8)，G₀(s)、p_n(s)可表示为有限个阶跃响应的叠加，如式(1.9)所示。

式中：H(s)为简化后的G₀、p_n单位阶跃响应矩阵；h₁(s)、h₂(s)、h₃(s)与h₄(s)分别为A₃(s)/s、B₃(s)/s、C₃(s)/s、D₃(s)/s简化后的单位阶跃响应函数；

分别为第q^G个、第q^p个阶跃变化幅值与相移的乘积，能够改变单位阶跃响应的幅值与相位。

本实施例的该方法不仅降低了拉氏逆变换的难度，提高了计算效率，而且得到了G₀、p_n的单位阶跃响应矩阵，H(s)由管道特性决定，在计算过程中保持不变。当气网管道末端流量变化时，可直接计算气网首端的气流响应，通过响应量的叠加计算状态量。

由气网管道建模方法可知，管道二端口模型如式(1.10)所示。

式中：sH(s)为简化后的管道传递函数矩阵。

将管道二端口模型的输入输出进行调整可得：

根据式(1.11)建立气网中所有管道的二端口模型，如式(1.12)、(1.13)所示。

式中：G₀(s)、G_n(s)分别为天然气系统管道首端、末端质量流量向量；O₁(s)～O₄(s)为管道传递函数中各元素的对角阵；A_p为天然气系统节点管道流入关联矩阵，当气流从气网节点w流入气网管道b时，矩阵A_p中元素a_p,wb＝1，反之为0；A_n为天然气系统节点管道流出关联矩阵，当气流从气网管道b流出气网节点w时，矩阵A_n中元素a_n,wb＝1，反之为0；p^N(s)为天然气系统节点压强向量；n_gb为天然气系统管道数。

使用关联矩阵将气网节点注入气流质量流量(以下简称为气网节点流量)表示为式(1.14)，则可得节点流量与节点压强关系，如式(1.15)所示。

式中：G^N(s)为气网节点流量向量。

天然气系统中已知量的状态量一般为气源节点的压强与中间节点、负荷节点气流量，按照状态量的已知情况对式(1.15)进行调整，同时为使未知量的拉式逆变换能够顺利进行，采用管道阶跃响应矩阵的简化方法处理系统阶跃响应矩阵，可得基于叠加特性的天然气系统潮流模型：

式中：

为气网未知的节点流量向量、气压向量；

为简化后的天然气系统单位阶跃响应矩阵；

为气网已知的节点气压、流量变化量的幅值与相移乘积的向量；σ为所有已知量的序号。

从式(1.16)与图3可知，气源的节点流量可以表示为多个阶跃响应的叠加，

保持不变，当负荷变化时，可以使用变化量的幅值、相位与

计算天然气系统气源节点流量的响应变化量，通过叠加响应变化量对气源总响应量进行整体计算。

基于天然气系统的叠加特性构建潮流追踪模型即为天然气系统的动态碳熵追踪模型，如式(1.17)所示。

式中：G^sc(s)为气源节点流量分量矩阵；

为

的分块矩阵，矩阵维度分别为n_gs×n_gs、n_gs×(n_gn-n_gs)，其中n_gs为气网气源节点的数量，n_gn为气网节点的数量。

使用拉氏逆变换将G^sc(s)转换为时域，即可求得任意时间断面气网的源荷作用关系。其中，气源节点对已知气压状态量的节点(气源节点)气流作用分量之和为0，因此可在碳轨迹追踪时只考虑气源节点对负荷节点的气流分量。

本实施例中，天然气系统的碳排指标计算：根据天然气系统的动态潮流追踪模型提供的解析的源荷潮流关系，结合气源节点与管存的碳强度，通过叠加气源与管存传递至气负荷的碳熵分量，对气负荷的碳排指标进行计算。具体的天然气系统动态碳熵分析计算过程如下：

如图4所示，气负荷增加时，负荷节点气流质量流量由管存消耗G^pk-和气源输入G^sc两部分供给；气负荷降低时，气源输入的质量流量同时支撑负荷与管存增加G^pk+。

根据式(1.17)求得的气网源荷作用关系进行气网碳熵指标、节点碳强度的计算，即天然气系统动态碳熵分析计算方法，步骤如下：

Step1：初始化：

初始化t＝0时刻的气网管存总容量

管存碳强度

气源f的碳强度

气源f为气负荷j供应气流量占总气负荷的比例γ_f,j,t，其中

的计算公式^[32]为：

式中：Γ^G为天然气系统所有管道集合；π为圆周率；Z为气体压缩系数；p_1,b,t、p_n,b,t为时刻t气网管道b的首、末端压强。

Step2：按照设定时间间隔，计算间隔时长的气负荷变化，计算气负荷碳熵、气负荷节点碳强度；

具体的，设定管存数据更新的时间间隔为Δt，判断时段t～(t+Δt)内气负荷j变化趋势，计算气负荷碳熵、气负荷节点碳强度。若气负荷增加，时刻t气负荷j的碳熵

由管存碳熵和气源碳熵两部分构成，如式(1.19)所示；若负荷减少或不变，则使用t-1时刻气源供应气流比例γ_f,j,t-1计算气负荷碳熵，如式(1.20)所示。气负荷节点碳强度

如式(1.21)所示。

式中：Q为天然气热值；I为气源集合；

为时刻t气源f作用于气负荷j的质量流量分量；

为气负荷j于时刻t的气流质量流量、消耗的管存。

Step3：根据设定时间间隔气负荷变化量，更新管存容量和管存碳强度。

更新t+Δt时刻的管存容量

管存碳强度

如式(1.22)-(1.23)所示。

式中：Ω为气负荷集合；

为t时刻气负荷j质量流量降低时气源f产生的管存。

Step4：重复Step1-3，直至所有时刻碳指标计算结束。

在计算过程中，可通过减小Δt来提高天然气系统碳熵与节点碳指标的计算精度；为避免预设的γ_f,j,0、

与实际值相差较大，可在0时刻前增加一段历史数据以提高天然气系统碳指标求解精度。

天然气系统的动态潮流追踪为碳熵分析提供了解析的源荷潮流关系，结合气源节点与管存的碳强度，进一步明确源荷碳熵关系后，通过叠加气源与管存传递至气负荷的碳熵分量，对气负荷的碳排指标进行计算。

步骤1中，针对热力系统，根据提出的碳排分摊框架，分别构建的动态碳熵模型和稳态碳熵模型，其中，动态碳熵模型构建以及求解过程如下：

(2)热力系统动态碳轨迹追踪模型，即为热力系统动态碳熵模型：将管道首端温度表示为阶跃激励的叠加，将热网管道末端温度表示为阶跃响应的叠加，根据节点处热量与温度成正比，将源节点与非源节点的温度作用关系表示为源节点与非源节点的热量供应关系；基于热力系统碳熵叠加特性推导的稳态热网源节点与非源节点的碳强度关系，确定源节点与负荷节点的碳熵关系，考虑热延时建立热力系统动态碳熵模型。

本实施例中，构建热力系统管道模型包括强制对流的热传导、传输过程中的热损耗。

热网中的热量随传热媒介流动而传递，受管道-环境热交换的影响，满足式(2.1)所示方程。

式中：T为管道中热媒与环境的相对温度；m为热媒的质量流量，工程中一般使用水作为热媒；c、ρ′为水的比热容、密度；μ为热网管道的导热系数；γ₀为水流径向热扩散系数；A′为热网管道横截面积。

式(2.1)中第一项和第二项表示强制对流的热传导，第三项表示水流内部的静态热传导，第四项表示传输过程中的热损耗。由于水的热导率极低，通常忽略第三项水流内部的静态热传导，则式(2.1)简化为式(2.2)。

将式(2.2)转换至复频域，并求解一阶线性齐次微分方程可得：

式中：T₀、T_n分别为热网管道首、末端温度，l′为热网管道的长度；e^-α、e^-sβ为热网管道的热损因子、时延因子。

将管道首端温度表示为阶跃激励的叠加：

式中：q^H、

为热网管道首端温度阶跃变化量的序号、个数；

为第q^H个阶跃变化量的幅值；

为第q^H个阶跃变化量的起始时间。

将式(2.4)代入式(2.3)，可得热网管道末端温度为：

式中：H′(s)为热网管道末端温度的单位阶跃响应；

为第q^H个阶跃变化量幅值与相移的乘积。

由式(2.5)可知，热网管道末端温度可以表示为阶跃响应的叠加，当管道首端温度变化时，管道末端温度可通过叠加响应量进行计算。

由热力系统叠加原理可知，质调节的供热网与回热网的节点温度均满足下式：

M^outT(s)＝J(s)T(s),J(s)＝MⁱⁿB(s)A_np (2.6)

式中：Mⁱⁿ、M^out为单一热网(供热网或回热网)中节点流入、流出水的质量流量矩阵；T(s)为热网的节点温度向量；J(s)为热网的温度转换矩阵；

为热网管道传输特性对角阵，其中，b′为热网管道序号，n_hb为热网管道个数；A_np为热网节点管道关联矩阵，当热网管道b′首端为热网节点w′时，a_np,b′w′＝1，否则为0。

将式(2.6)按源与非源节点进行分块如式(2.7)所示：

式中，

为热网源节点、非源节点流出水的质量流量矩阵；T_sr(s)、T_ns(s)为热网源节点与非源节点的温度向量；J₁₁(s)、J₁₂(s)、J₂₁(s)、J₂₂(s)为J(s)的分块矩阵。

当T_sr(s)表示为式(2.8)时，由式(2.7)可知，非源节点温度可表示为式(2.9)：

式中：ζ_sr(s)为热源温度变化量的幅值与相移乘积的向量；ζ_sr,r(s)为第r个热源温度变化量的幅值与相移乘积；

为热网的单位阶跃响应矩阵。

热网叠加特性如图5所示，热网非源节点的温度可以表示为多个阶跃响应的叠加，热网的单位阶跃响应矩阵

保持不变，当热源温度变化时，可以通过变化量的幅值、相位与

计算非源节点温度的响应变化量，通过叠加响应变化量对非源节点温度的总响应进行整体计算。

供热网与回热网在热源处满足式(2.10)，在负荷处满足式(2.11)。

式中：

分别供热网、回热网的源节点温度向量；

分别为供热网、回热网的非源节点温度向量，由式(2.9)计算所得；ΔT^L(s)为负荷温降向量；ΔT^sc(s)为热源温升向量。

进一步地，计及传输时延建立热网动态潮流追踪模型，使用无损传热模型求解源节点向非源节点传输总热量的方法，本实施例“无损传热模型”计算的是无热量损失时热网负荷处的热功率分配，包括经有损传热实际传至热网节点的热功率和管线中损耗的热功率。

供热网与回热网动态无损传热下温度分布为：

式中：T_noloss,ns(s)为无损传热下热网非源节点的温度分量矩阵，每一列的元素为单个源节点作用下非源节点的温度；

为无损传热下热网的单位阶跃响应矩阵；J_noloss22(s)、J_noloss21(s)为无损传热下热网温度转换矩阵J_noloss(s)的分块矩阵，分块规则与式(2.7)中J(s)的分块规则一致，其中，J_noloss(s)为式(2.6)在仅考虑管道传热时延的情况下求得，即

在质调节的热网中，节点处热量与温度成正比，则源节点与非源节点的温度作用关系可以表示源节点与非源节点的热量供应关系。

根据式(2.12)求得的动态热力系统无损传热下源节点与非源节点的温度作用关系，结合基于热力系统碳熵叠加特性的稳态热网源节点与非源节点的碳强度关系，建立动态热力系统中供热网源节点-回热网非源节点间的碳强度关系，如式(2.13)所示：

式中：

为供热网源节点、回热网非源节点碳强度向量；K^S、K^R为供热网、回热网的碳熵传递矩阵，其中矩阵中的非零元素为源节点传输至非源节点的包含热损的总热量与传输至非源节点实际热量的比值，将传输损耗携带的碳排分摊至非源节点；

分别为有损传热下供热网、回热网非热源节点的温度向量；

分别为无损传热下供热网、回热网的非热源节点温度分量矩阵。

由于热源处的碳排放守恒，可进一步求得热网源节点的碳强度与热源碳强度关系如式(2.14)所示。

式中：

及φ_in分别为供热网源节点流出的热功率对角阵、回热网非源节点流出的热功率对角阵及热源注入的热功率对角阵；热源碳强度e_in为已知量。热网其余节点碳强度可通过式(2.13)、(2.15)求得。

热负荷碳熵

可由式(2.16)求得：

式中：

为热负荷分布矩阵，n_hl为热网负荷节点数量；n_ns为热网非源节点数量；当热网非源节点w′上接入热负荷j′时，

否则为0。

(3)针对热力系统，稳态碳熵模型为：将热网解耦为由单一热源供热的子网络，单一热源提供的热量注入管道后按照管道质量流量平均分摊；单一热源的非源节点温度向量T_ns通过转换矩阵J和源节点温度向量T_sr乘积直接求得，可以区分不同源对非源节点的温度作用，进一步区分不同源对非源节点的热量作用。使用无损传热模型计算源节点传递至非源节点的总热量，建立源节点传递至非源节点的碳熵关系。通过碳强度关系建立供热网与回热网的碳排关系，最终求得热源节点与负荷节点的碳强度关系，建立热力系统稳态碳熵模型。

热力系统碳熵由碳熵流和碳熵产两部分组成，本实施例中，针对规模较小的热力系统，使用热力系统的叠加原理对质调节的稳态系统进行碳熵模型的建模求解，直接计算热源传热至负荷所传递的总碳熵。

热力系统叠加原理含义为：根据质量流量方向和网络拓扑将热网解耦为由单一热源供热的子网络，单一热源提供的热量注入管道后按照管道质量流量平均分摊；多热源作用于同一节点的温度分量可以叠加。

可以将热力系统的供热网与回热网分离，如图2所示，从热源指向负荷的管道与节点构成供热网；从负荷指向热源的管道与节点构成回热网。供热网中热量由所有供热网源节点

传输至供热网非源节点

(包括中间节点与负荷节点)；回热网中热量由所有回热网源节点

传输至回热网非源节点

单一热网(供热网或回热网)中非源节点温度向量T_ns可以通过转换矩阵J和源节点温度向量T_sr乘积直接求得，如式(3.1)和(3.2)所示。

式中：M_out,sr和M_out,ns分别为热网源节点和热网非源节点流出热媒的质量流量矩阵；J₁₁、J₁₂、J₂₁、J₂₂为矩阵J的分块矩阵；k为转化系数矩阵。该方法在供热网和回热网中皆适用。

由热力系统叠加原理可知，可通过无损传热模型计算热网中源节点向非源节点提供的总热功率，需要注意的是，本实施例中“无损传热模型”计算的是无热量损失时热网负荷处的热功率分配，其包括经有损传热实际传至热网节点的热功率和管线中损耗的热功率。供热网无损传热模型的转化方程如式(3.3)所示。

式中：

为无损传热模型中的

的节点温度分量矩阵；

为供热网无损转化系数矩阵，在热损失系数为零时求得；

为已知的

在有损传热下的稳态温度对角矩阵；

为供热网非源节点流出热媒的质量流量矩阵；

和

为无损传热模型中转换矩阵

的分块矩阵。

在供热网中，热源节点k′为节点i′提供的总热功率

如式(3.4)所示。

式(3.4)解析了单个热源传递至负荷节点的热量分量，则该过程传递的碳熵

如式(3.5)所示。

式中：c为水的比热容；

为供热网非源节点i′流出水的质量流量，

为供热网源节点k′无损传热作用于供热网非源节点i′的温度分量；

为供热网源节点k′的碳强度。

多源作用下供热网非源节点i′的碳熵

如式(3.6)所示。

定义供热网非源节点i′的碳强度

为供热网非源节点i′输出单位热功率时所传递的碳熵，如式(3.7)：

式中：

为有损传热中供热网非源节点i′的热功率；

为有损传热中供热网非源节点i′的实际温度，在潮流已知的情况下该变量为已知量。

将叠加原理公式式(3.2)代入式(3.5)-(3.7)并推广至全热力系统维度，可得系统节点碳熵如式(3.8)所示，节点碳强度如式(3.9)所示。

式中：

为供热网源节点k′作用下

的节点碳熵向量；

为

共同作用下

的节点碳熵向量；

和

分别为

和

的节点碳强度向量；

分别为集合

流出水的质量流量对角矩阵、已知有损传热下集合

的稳态温度对角矩阵、已知有损传热下集合

的稳态温度对角矩阵；

为供热网温度的无损转化系数矩阵；K^S定义为供热网碳熵传递矩阵。当

已知时，该式可以求得

回热网为供热网源荷对换后的热媒反向流动网络，如图2所示。使用相同方法建立回热网的碳熵模型如(3.10)-(3.11)所示。

式中变量定义与供热网相似：

为回热网中温度的无损转化系数，计算方法与

相同；K^S定义为热力系统的供热网碳熵传递矩阵。

在负荷侧，热力系统

与

的碳强度相等，如式(3.12)所示。

式中：

为

的碳强度向量；

为

的碳强度向量；K^R为热力系统回热网碳熵传递矩阵。

至此，可由

推算

但在实际计算中，

为未知量，而外部热源碳强度向量e_in为已知量。易知热源处存在碳排守恒，如式(3.14)所示，则可通过外部热源的碳强度计算

如式(3.15)。

式中：

以及φ_in分别为集合

流出的热功率对角阵、集合

流出的热功率对角阵以及外部热源注入的热功率对角阵。根据式(3.15)求得

后，则可根据计算全系统节点碳强度，热力系统中热负荷处碳熵可由式(3.16)求得：

式中：

为热负荷分布矩阵，其中，

为矩阵φ^L的元素，d′为热负荷个数，当热负荷α′接入供热网节点β′时，

否则为0。

步骤1中，针对电力系统，根据提出的碳排分摊框架，构建的稳态碳熵模型。

(4)电力系统稳态碳熵模型：电力系统中随功率传递到电网节点j的总碳熵包括两部分，分别为电网节点j实际接收功率携带的碳熵流和传输损耗传递的碳熵产，采用电流追踪方法确定功率的源荷作用关系，分别求解各个电源向电网节点传输功率传递的总碳熵，具体的建模过程如下：

基于电力系统已知的稳态潮流，建立电源节点与电网节点的电流关联矩阵A＝(a_ij)_n×n，其中n为电力系统节点数，元素a_ij的表达式为：

式中

和

分别为流经电网支路ij与电网节点j的电流相量；Ω_i为末端节点为j的电力系统支路ij的集合。

将电源电流按照注入节点表示为矩阵，即可求得单个电源作用于电网节点的电流分量为：

式中：I^N为各电源节点单独作用下的电网节点电流分量矩阵，是n×g矩阵，其中，g为发电机个数；

为电源节点k单独作用下所有电网节点的注入电流向量；I^G为n×g的电源电流矩阵，其中，第k列向量

为流出电源节点k的电流向量。

已知电源节点对节电网点作用的电流分量，可直接求得电源节点对电网节点提供的功率分量如式(4.3)所示，该部分有功功率运输传递的碳熵对应于碳熵流s_cf。

式中：

为电源节点k向电网节点j提供的复功率；

为电源节点k作用于电网节点j的电流

的共轭；

为电网节点j的全电压。

假设

从电源k起，流经路径l至节点j，路径l中第b条支路上的全电压损耗为

则从电源节点k至电网节点j的全损耗功率

为：

式中：Ψ_kj为从电源k至电网节点j所有电流流通路径的集合；

为电源节点k作用于电网节点j的总电流在路径l上的电流分量；

为电源节点k与电网节点j间的全损耗电压。该部分有功功率损耗传递的碳熵对应于碳熵产s_cg。电源节点k向电网节点j提供的总复功率

为

与

之和，如式(4.5)所示。

式中：

为电源k节点的电压。

电力系统碳熵分析方法如下：

已知电源k的碳强度为

式(4.5)中有功部分流动传递的碳熵即为电源节点k向电网节点j传递的总碳熵s_c,j,k，如式(4.6)所示。则系统中所有电源节点作用下电网节点j碳熵s_c,j如式(4.7)所示。

式中：

为所有电源的集合。

电网节点j的碳强度e_j为电网节点j输出单位功率时所传递的碳熵定义节点碳强度为该节点传输单位功率传递的碳熵，如式(4.8)所示。

式中：P_j为电网节点j注入功率。

将式(4.6)-(4.8)推广至全系统维度，可得：

式中：

为电源节点k作用下电网节点的节点碳熵向量；

为所有电源节点作用下电网节点的节点碳熵向量；e^N为电网节点碳强度向量；e^G、P^N、U^G分别为电源节点碳强度向量、电网节点注入有功矩阵和电源节点电压对角阵；K^E定义为电力系统的碳熵传递矩阵。

通过式(4.10)可直接计算电网节点碳强度，在已知负荷功率矩分布阵P^L的情况下，电负荷处碳熵如式(4.11)所示。

式中：

为电负荷分布矩阵，其中，

为矩阵P^L的元素，d为电负荷个数，当电负荷α接入电网节点β时，

否则为0。

(5)耦合设备碳熵模型:根据耦合设备输入与输出的能量数量改变但总碳排不变，根据功率守恒和碳排守恒建立耦合设备输入端与输出端的碳熵关系。

能量在管线中流动，传输损耗随距离增加，导致末端接收能量流传递的碳熵增加。异质能源依赖耦合设备实现能量转化，耦合设备的损耗与转化能力对碳熵的作用均集中体现在转化效率η中，与传输距离无关，将耦合设备视为节点，则耦合设备输入与输出的能量数量改变但总碳排不变。当η低时，转化后单位能流传递的碳熵增加，端口碳强度高；当η高时，转化后单位能流传递碳熵降低，端口碳强度低。

(5.1)单输入单输出耦合设备

设备输入输出示意图如图6(a)所示，Pⁱⁿ、P^out为耦合设备的输入、输出功率；eⁱⁿ、e^out为输入、输出能量的碳强度。其功率满足式(5.0)，碳熵转换如式(5.1)所示。

P^out＝ηPⁱⁿ (5.0)

式中，

为耦合设备输入、输出碳熵。

流经耦合设备节点后碳强度如式(5.2)，式中：1η为单入单出设备的碳熵传递系数。

e^out＝eⁱⁿ/η(5.2)

热泵(heat pump,HP)、燃气锅炉(gas boiler,GB)模型可以均按照上述方法建立。

(5.2)单输入多输出耦合设备

以热电联产设备(combined heat and power,CHP)为例建模单入多出类的耦合设备，其输入输出示意图6(b)所示，P^out,e、P^out,h为CHP设备输出的电、热功率；e^out,e、e^out,h为CHP设备输出电能、热能的碳强度；η^e、η^h为CHP设备的产电、产热效率系数。

已知设备满足功率守恒和碳排守恒，如式(5.3)所示，整理可得式(5.4)。

eⁱⁿ＝e^out,eη^e+e^out,hη^h (5.4)

式中：e^out,e和e^out,h为未知数，假设CHP设备产生单位功率的电和热的碳熵相同，即e^out,e＝e^out,h，则可以求得式(5.5)，1/(η^e+η^h)为单入多出设备的碳熵传递系数。

e^out,e＝e^out,h＝eⁱⁿ/(η^e+η^h) (5.5)

整个综合能源系统是一个有机的整体，通过上述建立的各个碳熵模型，进行碳熵分析计算流程图如图7所示，图中CHP设备、GB为天然气系统的负荷节点，HP为电力系统的负荷节点，而CHP设备为电力系统的源节点，CHP设备、GB、HP为热力系统的源节点，在计算流程上有先后关系，具体的，对综合能源系统，采用碳轨迹追踪进行碳排分析过程如下：

步骤S1：获取综合能源系统的动态潮流；

步骤S2：获取构建的天然气系统动态碳熵模型，结合气源碳强度，计算得到天然气系统负荷碳熵以及负荷节点碳强度，即得到CHP设备、GB设备的碳强度；

步骤S3：获取构建的电力系统稳态碳熵模型，结合电源碳强度和天然气系统负荷节点碳强度，计算得到电力系统负荷节点碳熵以及负荷节点碳强度，即得到HP设备的碳强度；

步骤S4：根据热力系统的规模，选择热力系统采用稳态碳熵模型或者动态碳熵模型，结合计算得到的天然气系统的负荷节点碳熵和电力系统负荷节点碳强度，计算供热网源节点和非源节点的碳强度；

步骤S5：根据得到的天然气系统负荷节点碳熵及碳强度，电力系统负荷节点碳熵及碳强度，以及供热网源节点和非源节点的碳强度，得到综合能源系统的负荷节点碳熵分布。

为说明本实施例方法的效果，进行了仿真实验，具体如下。

本方法以吉林省某地区综合能源系统为例建立动态潮流及碳熵模型。

电力系统节点碳强度如图8所示，电力系统负荷节点碳熵如图9所示，节点4负荷为燃煤机组供电，其节点碳强度及负荷碳熵较高；节点2处负荷由于为风电机组供电，其碳熵为0；负荷节点6、7碳强度相差不大，但由于电负荷容量存在差别，其碳熵差距较为明显。

天然气系统节点碳强度数据如图所示，其中实线为使用本方法提出的动态碳熵分析方法求得的节点碳强度，虚线为使用稳态碳轨迹追踪方法求得的节点碳强度。气负荷节点3、5碳强度在1h处存在较大变动，是因为该节点t＝0时刻的气源气流供应比例γ_f,j,0与1h后气流供应比例相差较大，而负荷节点3、5于0-1h内气负荷保持不变，于是使用γ_f,j,0计算了该时段内的负荷碳熵；该节点碳强度在后续动态过程中存在尖锋，是因为系统初始状态的管存碳强度较高，当负荷使用管存中的气流时，碳熵增大。节点1动态碳强度保持不变是由于该节点处负荷气流量保持不变，两个气源一直以固定比例为负荷供气。

由图10可知，使用稳态碳轨迹追踪方法求解动态天然气系统节点碳强度会产生较大误差，最大误差达53.947％。这是因为本方法所提碳熵方法能够根据源对负荷的气流响应将源传递碳熵分摊至负荷，而稳态碳轨迹追踪方法无法做到这一点。

天然气系统负荷节点的碳熵与功率分量见图12。使用本方法提出的天然气系统动态碳熵分析方法，可以区分各个气负荷的碳熵来源，图中包括：气源4传递至气负荷节点的碳熵；气源7传递至气负荷节点的碳熵；管存传递至气负荷节点的碳熵。由图12可知负荷节点3处碳熵的来源以气源4为主，使用稳态方法计算求得的碳熵与动态方法相差较大，平均误差为35.638％，最大误差为44.584％，每小时碳排最大相差4.617tCO₂。

热力系统节点碳强度数据如图11所示，从图中可以看出使用稳态碳轨迹追踪方法在动态系统中计算碳强度也存在较大差距，该现象产生原因与天然气系统不同，这是由于热力系统中传热过程存在较长时间的滞后，而稳态碳轨迹追踪方法在潮流追踪时将当下时刻的热量输入直接对应于该时刻的负荷输出，没有考虑该部分热量尚未传至负荷。

热力系统节点总负荷碳熵与功率分量见图13。使用本方法提出的热力系统动态碳熵分析方法可以区分热负荷节点碳熵来源，图中包括：热源节点1传递至热负荷节点的碳熵；热源节点47传递至热负荷节点的碳熵；热源节点53传递至热负荷节点的碳熵。由图13图可知热负荷节点18处的碳熵来源以热源节点1为主，热源节点53作用最小，均源于回热网节点热量的融合。使用稳态碳轨迹追踪方法求得的碳熵与动态碳熵方法相差较大，平均误差为3.452％，最大误差为23.041％，每小时碳排最大相差38.833kgCO₂，12个小时碳熵累计相差90.978kgCO₂。

本实施例所提出的动态碳熵分析方法不仅能够计算负荷的总体碳指标，还能够分析负荷的碳熵成分，区分不同源对荷的碳排作用。此外，相比于单独采用稳态碳轨迹追踪方法，融合动态碳熵分析方法能够在负荷变化大、动态过程长的综合能源系统中更加准确地界定用户的碳排责任，形成精确的碳指标指导用户用能。

实施例2

基于实施例1，本实施例中提供基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定系统，包括：

碳轨迹追踪求解模块还被配置为针对负荷变动不小于设定值、动态过程不小于设定时长、时间尺度相差大于阈值的综合能源的子系统，采用动态碳熵模型，基于碳轨迹追踪进行碳熵分析计算，得到碳熵分布。

进一步地，碳轨迹追踪求解模块还包括：

数据获取模块：被配置为用于获取综合能源系统的动态潮流；

天然气系统碳熵模型求解模块：被配置为用于获取构建的天然气系统动态碳熵模型，结合气源碳强度，计算得到天然气系统负荷碳熵以及负荷节点碳强度，即得到CHP设备、GB设备的碳强度；

电力系统碳熵模型求解模块：被配置为用于获取构建的电力系统稳态碳熵模型，结合电源碳强度和天然气系统负荷节点碳强度，计算得到电力系统负荷节点碳熵以及负荷节点碳强度，即得到HP设备的碳强度；

热力系统碳熵模型求解模块：被配置为用于根据热力系统的规模，选择热力系统采用稳态碳熵模型或者动态碳熵模型，结合计算得到的天然气系统的负荷节点碳熵和电力系统负荷节点碳强度，计算供热网源节点和非源节点的碳强度；

碳熵分布确定模块：被配置为用于根据得到的天然气系统负荷节点碳熵及碳强度，电力系统负荷节点碳熵及碳强度，以及供热网源节点和非源节点的碳强度，得到综合能源系统的负荷节点碳熵分布。

此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例1中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。

实施例3

基于实施例1，本实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1的方法所述的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims

1.基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，其特征在于：综合能源的子系统包括电力系统、热力系统、天然气系统以及耦合系统；

对电力系统、耦合系统采用稳态碳熵模型进行碳排分析；

对天然气系统采用动态碳熵模型进行碳排分析；

对于热力系统，根据负荷变动、动态过程时长、时间尺度差的大小选择稳态碳熵模型或者动态碳熵模型。

3.如权利要求1所述的基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，其特征在于：在构建稳态碳轨迹追踪模型与动态碳轨迹追踪模型时，将功率和碳排直接从源侧分离，明确不同源对负荷的功率及碳排传递关系，对能量及损耗携带的碳排进行合理分摊。

4.如权利要求1所述的基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，其特征在于：

针对天然气系统，动态碳熵模型为：将气网管道末端气流质量流量、首端管道的气体压强表示为多个阶跃函数的叠加，将气网管道首端气流质量流量、管道末端气体压强表示为有限个阶跃响应的叠加，只考虑气源节点对负荷节点的气流分量，构建天然气系统负荷变动与气源变化的气网源荷作用关系，形成天然气系统动态潮流追踪模型；根据潮流追踪模型，计及管存天然气，区分不同气源对气负荷的气流供应关系，建立天然气系统动态碳熵模型。

5.如权利要求1所述的基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，其特征在于：针对热力系统，动态碳熵模型为：将管道首端温度表示为阶跃激励的叠加，将热网管道末端温度表示为阶跃响应的叠加，根据节点处热量与温度成正比，将源节点与非源节点的温度作用关系表示为源节点与非源节点的热量供应关系，基于热力系统碳熵叠加特性推导的稳态热网源节点与非源节点的碳强度关系，确定源节点与负荷节点的碳熵关系；

或者，针对热力系统，稳态碳熵模型为：将热网解耦为由单一热源供热的子网络，单一热源提供的热量注入管道后按照管道质量流量平均分摊；单一热源的非源节点温度向量T_ns通过转换矩阵J和源节点温度向量T_sr乘积直接求得，通过区分不同源对非源节点的温度作用，区分不同源对非源节点的热量作用；计算源节点传递至非源节点的总热量，建立源节点传递至非源节点的碳熵关系；通过碳强度关系建立供热网与回热网的碳排关系，最终求得热源节点与负荷节点的碳强度关系，建立热力系统稳态碳熵模型。

6.如权利要求1所述的基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，其特征在于：

电力系统的稳态碳熵模型为：电力系统中随功率传递到电网节点j的总碳熵包括两部分，分别为电网节点j实际接收功率携带的碳熵流和传输损耗传递的碳熵产，采用电流追踪方法确定功率的源荷作用关系，分别求解各个电源向电网节点传输功率传递的总碳熵；

或者，耦合设备碳熵模型为：根据耦合设备输入与输出的能量数量改变但总碳排不变，根据功率守恒和碳排守恒建立耦合设备输入端与输出端的碳熵关系。

7.如权利要求1所述的基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定方法，其特征在于：针对综合能源系统，采用碳轨迹追踪进行碳排分析过程如下：

步骤S1：获取综合能源系统的动态潮流；

步骤S2：获取构建的天然气系统动态碳熵模型，结合气源碳强度，计算得到天然气系统负荷碳熵以及负荷节点碳强度；

步骤S3：获取构建的电力系统稳态碳熵模型，结合电源碳强度和天然气系统负荷节点碳强度，计算得到电力系统负荷节点碳熵以及负荷节点碳强度；

8.基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定系统，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述基于叠加原理的综合能源系统稳态与动态碳熵确定系统，其特征在于，碳轨迹追踪求解模块还包括：

天然气系统碳熵模型求解模块：被配置为用于获取构建的天然气系统动态碳熵模型，结合气源碳强度，计算得到天然气系统负荷碳熵以及负荷节点碳强度；

电力系统碳熵模型求解模块：被配置为用于获取构建的电力系统稳态碳熵模型，结合电源碳强度和天然气系统负荷节点碳强度，计算得到电力系统负荷节点碳熵以及负荷节点碳强度；

10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-7任一项方法所述的步骤。