CN117172436A - 基于区域综合能源系统的多能协调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于区域综合能源系统的多能协调方法，所述多能协调方法具体为：获取区域综合能源系统内的所有能源类型，并基于区域综合能源系统的拓扑关系构建能源类型间的转化关系；对每个能源类型的能流特性进行分析，基于能源类型间的转化关系和每个能源类型的能流特性构建区域综合能源系统的能源流通模型；对区域综合能源系统进行供需平衡判断，并在判断存在供需不平衡情况时，根据能源流通模型制定能源协调方案，并基于能源协调方案进行区域综合能源系统内能源的充放调配。本发明能够对每个能源类型的能流特性进行分析，并构建具体的能源流通模型，以此制定针对能源供需不平衡情况的能源协调方案来实现能源调配，使得能量损耗更小。
Description
技术领域
本发明涉及能源调控技术领域，尤其是指基于区域综合能源系统的多能协调方法。
背景技术
综合能源系统打破了电力、热力、天然气、冷气等能源系统传统的独立运行模式，实现了多种能源综合性开发，能够同时提高多种能源的利用效率，且综合能源系统注重于多种能源之间的单向或双向转化，能够通过各能源系统间的协同互补与动态平衡来为可再生能源的大规模接入创造有利条件，构成了协调互补的新型能源供应网络。
不同的能源在调控过程中存在不同的能量展示形式和调动速度，即存在不同的能流特性，在进行能源调控过程中，由于需要进行能量形态的转换，也就势必会造成能量的损耗，但现有的综合能源系统的能源规划中并未考虑到因能流特性不同造成的能量损耗，在出现供需不平衡情况时，无法合理规划能源调度计划，能源调度过程中的损耗较大。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供基于区域综合能源系统的多能协调方法，能够对每个能源类型的能流特性进行分析，从而构建具体的能源流通模型，能够在出现能源供需不平衡情况时，基于构建的能源流通模型制定对应的能源协调方案来实现能源调配，能够解决现有的综合能源系统中存在的在调控过程中未考虑能源的能流特性，能源调度过程中损耗较大的问题，使得区域综合能源系统的能量调控更加合理，能量损耗更小。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
基于区域综合能源系统的多能协调方法，包括
获取区域综合能源系统内的所有能源类型，并基于区域综合能源系统的拓扑关系构建能源类型间的转化关系；
对每个能源类型的能流特性进行分析，基于能源类型间的转化关系和每个能源类型的能流特性构建区域综合能源系统的能源流通模型；
对区域综合能源系统进行供需平衡判断，并在判断存在供需不平衡情况时，根据能源流通模型制定能源协调方案，并基于能源协调方案进行区域综合能源系统内能源的充放调配。
进一步的，所述对每个能源类型能流特性进行分析，包括，基于每个能源类型的历史能源流通数据，基于每个能源类型的历史能源流通数据构建对应的能量流动模型，根据对应能量流动模型模拟每个能源类型在预设时间段内的能量流动过程，获取每种能源类型在对应的能量流动过程的状态变量和调节能力。
进一步的，所述对区域综合能源系统进行供需平衡判断，包括，确定当前时间段内区域综合能源系统内每个能源类型能源的出力状态或消纳状态，基于出力状态和消纳状态确定当前时间段内区域综合能源系统内的出力能源和消耗能源，根据出力能源和消纳能源确定负荷供应数据和负荷需求数据，根据负荷供应数据和负荷需求数据进行供需平衡判断。
进一步的，所述根据出力能源和消纳能源确定负荷供应数据和负荷需求数据，根据负荷供应数据和负荷需求数据进行供需平衡判断，包括，获取若干个历史时间段内的历史出力能源、历史负荷供应数据、历史消纳能源和历史负荷需求数据，同时提取每个历史时间段的供需平衡状态，确定每个历史时间段内的历史出力能源和历史消纳能源的能源类型组合，计算每个能源类型组合与供需平衡状态的关联关系，确定每个能源类型组合对供需平衡状态的影响程度，并根据能源类型组合对供需平衡状态的影响程度，再将供需平衡状态和历史负荷供应数据以及历史负荷需求数据进行关联，确定供需平衡状态下的历史负荷供应数据和历史负荷需求数据的供需平衡区间，调取当前时间段下的出力能源、负荷供应数据、消纳能源和负荷需求数据，将负荷需求数据和负荷供应数据与供需平衡区间进行比较，根据比较结果获取初步供需平衡状态判断结果，并确定当前时间段下的出力能源和消纳能源的能源类型确定当前时间段下的能源类型组合，根据当前时间段下的能源类型组合对于供需平衡状态的影响程度对初步供需平衡状态判断结果进行优化，获取供需平衡判断结果。
进一步的，所述在判断存在供需不平衡情况时，根据能源流通模型制定能源协调方案，包括，根据供需平衡判断结果确定能量协调量，同时根据每个能源类型当前的运行状态确定对应的能量流动方向，确定每个能源类型在能量流动过程中的状态变量间的转化效率，根据能源流通模型确定在设定能量流动方向下所有的能源流动组合，并计算每个能源流动组合对应的转化效率，根据转化效率选择能源流动组合制定能源协调方案。
进一步的，所述能源协调方案包括协调的能源种类、每个协调的能源种类能源的能量流动方向、能量流动对象和能量流动量以及能源协调调动的顺序。
进一步的，所述基于能源协调方案进行区域综合能源系统内能源的充放调配，包括，确定能源协调方案内进行协调的能源类型以及对应的能源设备，并根据能源协调调动的顺序依次向对应的能源设备发送调动指令，接收到调动指令的能源设备按照调动指令与能量流动对象进行能量传输，向能量流动对象输出对应能量流动量或从能量流动对象处接收对应能量流动量。
本发明的有益效果是：
能够对每个能源类型的能流特性进行分析，并结合区域综合能源系统的拓扑关系构建能源类型间的转化关系来构建能源流通模型，从而使得区域综合能源系统内的能量流通过程更加清晰。在后续区域综合能源系统出现供需不平衡情况时，通过能源流通模型制定能源协调方案，使得能源协调方案更加合理，降低能源调度过程中的能量损耗。
附图说明
图1是本发明的一种流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
基于区域综合能源系统的多能协调方法，如图1所示，包括
获取区域综合能源系统内的所有能源类型，并基于区域综合能源系统的拓扑关系构建能源类型间的转化关系；
对每个能源类型的能流特性进行分析，基于能源类型间的转化关系和每个能源类型的能流特性构建区域综合能源系统的能源流通模型；
对区域综合能源系统进行供需平衡判断，并在判断存在供需不平衡情况时，根据能源流通模型制定能源协调方案，并基于能源协调方案进行区域综合能源系统内能源的充放调配。
不易大规模存储的电力可以转换为易于大规模存储的热能、冷气和天然气，进而可以有效支撑可再生能源的消纳；同时，高比例可再生电力系统的电能相对于其他能源系统，环境友好且适合远距离传输，从而为其他类型能源远距离应用提供新的可能。因此，当各类型能源系统的供需不平衡时，可具体通过对不同形式的储能设备进行充放的调配能够达到多能源的能量动态平衡。
所述对每个能源类型能流特性进行分析，包括，基于每个能源类型的历史能源流通数据，基于每个能源类型的历史能源流通数据构建对应的能量流动模型，根据对应能量流动模型模拟每个能源类型在预设时间段内的能量流动过程，获取每种能源类型在对应的能量流动过程的状态变量和调节能力。
由于各网络间特性差异较大，不同能流系统也就具有多时间尺度的差异性。电力系统近似以光速传输，惯性最小，调节过程一般在秒级水平。天然气网络惯性比电能大，近似以声速传输，调节过程一般在分钟级到小时级水平。热力系统特性构造复杂，惯性也最大，热网水力过程中压强首先响应，一般以声速传输，调节过程在秒级到分钟级水平；而传热惯性主导热网的热力过程，响应速度为流质流速，调节过程在数分钟到数小时。因此，在制定能源协调方案时，需要考虑到各能源类型的能流特性，避免因能流特性差异造成能源调度过程中的能源损耗。
区域综合能源系统的能源供给侧包含多种能源，增大了各类能源相互转化的潜力与可能性，而在能量传输网络侧，针对综合能源系统内部组成的能源不同，主要分为电网、气网与冷热网，其中流通的具体能量值均可以通过网络方程进行求解，但由于能量存储方式不同、能源传输速率与损耗方式不同、能源传输距离与介质不同，即能流特性不同，因此在网侧建模时，不同的能源网络需要考虑对应的能流特性去构建能源流通模型的对应模块，再结合能源类型间的转化关系来实现各模块的连接。
具体的，电力系统的状态变量以节点电压和支路功率形式展示，气网的状态变量以节点压强和天然气流量形式展示，冷热网的状态变量则以点压强、热水流量、节点供热温度和节点回热温度形式进行展示。所述调节能力则能够通过调节速度进行评估。
所述对区域综合能源系统进行供需平衡判断，包括，确定当前时间段内区域综合能源系统内每个能源类型能源的出力状态或消纳状态，基于出力状态和消纳状态确定当前时间段内区域综合能源系统内的出力能源和消耗能源，根据出力能源和消纳能源确定负荷供应数据和负荷需求数据，根据负荷供应数据和负荷需求数据进行供需平衡判断。
所述根据出力能源和消纳能源确定负荷供应数据和负荷需求数据，根据负荷供应数据和负荷需求数据进行供需平衡判断，包括，获取若干个历史时间段内的历史出力能源、历史负荷供应数据、历史消纳能源和历史负荷需求数据，同时提取每个历史时间段的供需平衡状态，确定每个历史时间段内的历史出力能源和历史消纳能源的能源类型组合，计算每个能源类型组合与供需平衡状态的关联关系，确定每个能源类型组合对供需平衡状态的影响程度，并根据能源类型组合对供需平衡状态的影响程度，再将供需平衡状态和历史负荷供应数据以及历史负荷需求数据进行关联，确定供需平衡状态下的历史负荷供应数据和历史负荷需求数据的供需平衡区间，调取当前时间段下的出力能源、负荷供应数据、消纳能源和负荷需求数据，将负荷需求数据和负荷供应数据与供需平衡区间进行比较，根据比较结果获取初步供需平衡状态判断结果，并确定当前时间段下的出力能源和消纳能源的能源类型确定当前时间段下的能源类型组合，根据当前时间段下的能源类型组合对于供需平衡状态的影响程度对初步供需平衡状态判断结果进行优化，获取供需平衡判断结果。
因各能源类型中存在波动性较强的能源设备，如电力系统中的分布式电源，因此不同的能源类型组合会因该类能源设备的存在而对后续的供需平衡状态造成一定程度的影响，因此在根据负荷需求数据和负荷供应数据确定初步的供需平衡状态判断结果后，继续通过能源类型组合对于供需平衡状态的影响程度来对供需平衡状态判断结果进行优化，保障供需平衡判断结果的准确性。
所述在判断存在供需不平衡情况时，根据能源流通模型制定能源协调方案，包括，根据供需平衡判断结果确定能量协调量，同时根据每个能源类型当前的运行状态确定对应的能量流动方向，确定每个能源类型在能量流动过程中的状态变量间的转化效率，根据能源流通模型确定在设定能量流动方向下所有的能源流动组合，并计算每个能源流动组合对应的转化效率，根据转化效率选择能源流动组合制定能源协调方案。
由于针对同种供需不平衡情况，可通过不同的能源间转化来实现供需平衡调节，而为了保障能源调节过程中的能源损耗尽可能低，对每个能源流动组合的转化效率进行计算，并选取转化效率最高的能源流动组合制定能源协调方案。
为了保障能源协调方案的合理性，对供需平衡情况进行精确分析，并根据供需平衡判断结果确定具体的能量协调量，保障了转化效率的计算准确性，从而使得选择的能源流动组合能够在满足供需平衡调节需求的同时，达到最高的转化效率，降低能源损耗。
所述能源协调方案包括协调的能源种类、每个协调的能源种类能源的能量流动方向、能量流动对象和能量流动量以及能源协调调动的顺序。
所述基于能源协调方案进行区域综合能源系统内能源的充放调配，包括，确定能源协调方案内进行协调的能源类型以及对应的能源设备，并根据能源协调调动的顺序依次向对应的能源设备发送调动指令，接收到调动指令的能源设备按照调动指令与能量流动对象进行能量传输，向能量流动对象输出对应能量流动量或从能量流动对象处接收对应能量流动量。
由于不同的能源类型的调节能力不同，因此对能源协调调动的顺序进行设置，保障能源调控的高效性。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (7)
1.基于区域综合能源系统的多能协调方法，其特征在于，包括
获取区域综合能源系统内的所有能源类型，并基于区域综合能源系统的拓扑关系构建能源类型间的转化关系；
对每个能源类型的能流特性进行分析，基于能源类型间的转化关系和每个能源类型的能流特性构建区域综合能源系统的能源流通模型；
对区域综合能源系统进行供需平衡判断，并在判断存在供需不平衡情况时，根据能源流通模型制定能源协调方案，并基于能源协调方案进行区域综合能源系统内能源的充放调配。
2.根据权利要求1所述的基于区域综合能源系统的多能协调方法，其特征在于，所述对每个能源类型能流特性进行分析，包括，基于每个能源类型的历史能源流通数据，基于每个能源类型的历史能源流通数据构建对应的能量流动模型，根据对应能量流动模型模拟每个能源类型在预设时间段内的能量流动过程，获取每种能源类型在对应的能量流动过程的状态变量和调节能力。
3.根据权利要求1所述的基于区域综合能源系统的多能协调方法，其特征在于，所述对区域综合能源系统进行供需平衡判断，包括，确定当前时间段内区域综合能源系统内每个能源类型能源的出力状态或消纳状态，基于出力状态和消纳状态确定当前时间段内区域综合能源系统内的出力能源和消耗能源，根据出力能源和消纳能源确定负荷供应数据和负荷需求数据，根据负荷供应数据和负荷需求数据进行供需平衡判断。
4.根据权利要求3所述的基于区域综合能源系统的多能协调方法，其特征在于，所述根据出力能源和消纳能源确定负荷供应数据和负荷需求数据，根据负荷供应数据和负荷需求数据进行供需平衡判断，包括，获取若干个历史时间段内的历史出力能源、历史负荷供应数据、历史消纳能源和历史负荷需求数据，同时提取每个历史时间段的供需平衡状态，确定每个历史时间段内的历史出力能源和历史消纳能源的能源类型组合，计算每个能源类型组合与供需平衡状态的关联关系，确定每个能源类型组合对供需平衡状态的影响程度，并根据能源类型组合对供需平衡状态的影响程度，再将供需平衡状态和历史负荷供应数据以及历史负荷需求数据进行关联，确定供需平衡状态下的历史负荷供应数据和历史负荷需求数据的供需平衡区间，调取当前时间段下的出力能源、负荷供应数据、消纳能源和负荷需求数据，将负荷需求数据和负荷供应数据与供需平衡区间进行比较，根据比较结果获取初步供需平衡状态判断结果，并确定当前时间段下的出力能源和消纳能源的能源类型确定当前时间段下的能源类型组合，根据当前时间段下的能源类型组合对于供需平衡状态的影响程度对初步供需平衡状态判断结果进行优化，获取供需平衡判断结果。
5.根据权利要求4所述的基于区域综合能源系统的多能协调方法，其特征在于，所述在判断存在供需不平衡情况时，根据能源流通模型制定能源协调方案，包括，根据供需平衡判断结果确定能量协调量，同时根据每个能源类型当前的运行状态确定对应的能量流动方向，确定每个能源类型在能量流动过程中的状态变量间的转化效率，根据能源流通模型确定在设定能量流动方向下所有的能源流动组合，并计算每个能源流动组合对应的转化效率，根据转化效率选择能源流动组合制定能源协调方案。
6.根据权利要求5所述的基于区域综合能源系统的多能协调方法，其特征在于，所述能源协调方案包括协调的能源种类、每个协调的能源种类能源的能量流动方向、能量流动对象和能量流动量以及能源协调调动的顺序。
7.根据权利要求1所述的基于区域综合能源系统的多能协调方法，其特征在于，所述基于能源协调方案进行区域综合能源系统内能源的充放调配，包括，确定能源协调方案内进行协调的能源类型以及对应的能源设备，并根据能源协调调动的顺序依次向对应的能源设备发送调动指令，接收到调动指令的能源设备按照调动指令与能量流动对象进行能量传输，向能量流动对象输出对应能量流动量或从能量流动对象处接收对应能量流动量。
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|---|---|---|---|---|
| CN117498399A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 国网浙江省电力有限公司 | 考虑弹性可调能源实体接入的多能协同配置方法及系统 |
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