综合能源系统扰动的能量函数评价方法及装置

本发明涉及综合能源系统评估分析，尤其涉及一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法及装置。

背景技术：

1、电-热综合能源系统是将供热系统与电力系统紧密耦合，构建的综合能源系统。电-热综合能源系统基于供热系统的阻、容、延迟特性，利用供热系统被动储热的灵活性，能够促进风、光等可再生能源的高比例发展，提升能源系统的整体能效，但也会带来新的控制问题，需要建立其整体有效的针对电-热综合能源系统的控制稳定性分析方法。

2、在单独的电力系统中，由于负荷波动、部件故障等产生某一特征时间的扰动，将使得该系统运行状态发生变化甚至发生系统失稳。单独的供热系统中，也会出现如因热负荷变化而出现的管网流量调节不稳定等控制不当的情形。

3、基于ieee/cigre定义，对于单独电力系统的扰动，通常可以分为功角稳定，频率稳定与电压稳定。功角稳定又分为小扰动功角稳定与暂态稳定，频率稳定分为短期稳定与长期稳定，电压稳定分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定。与此同时，常见扰动可按扰动的相对大小，即是否可以在平衡点处线性化，分为小扰动问题与大扰动问题。对于简单系统，可通过经典的稳定性理论来进行分析系统的稳定性。如，针对小扰动问题，可采用李雅普诺夫第一类方法，即将状态方程在平衡点处线性化，判断其特征方程的根的正负性直接判断系统稳定性；对于较大扰动的问题，可利用李雅普诺夫第二类方法推导系统的能量函数，用定义在状态空间上的函数直接确定系统稳定性。

4、然而，由于电能传输过程与热能传输过程存在本质差异，电、热系统的基本模型数学特性不同，导致在热系统中缺乏与电系统类似的稳定性理论或评价函数，对于电-热综合能源系统研究中发生的供热环节扰动，缺乏有效的稳定性分析方法，不能保障电-热综合能源系统的整体安全稳定运行。

技术实现思路

1、本发明提供一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法及装置，用以解决现有技术中电-热综合能源系统稳定性分析有效性低的缺陷，实现更为有效的电-热综合能源系统稳定性分析。

2、本发明提供一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法，包括：

3、确定综合能源系统的控制方案；

4、基于所述控制方案获取所述综合能源系统的传热边界物理信息；其中，所述传热边界物理信息至少包括换热过程的结构参数和流量参数；

5、根据所述传热边界物理信息计算能量函数曲线；

6、根据所述能量函数曲线的波动程度评价所述控制方案的稳定程度，以得到评价结果。

7、根据本发明提供的一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法，根据所述传热边界物理信息计算能量函数曲线，具体包括：

8、根据所述传热边界物理信息，基于第一预设公式计算火积耗散热阻；

9、根据所述火积耗散热阻，基于第二预设公式计算能量函数值；

10、基于所述能量函数值得到能量函数曲线。

11、根据本发明提供的一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法，所述第一预设公式具体包括：

12、

13、

14、其中，rheat,ave,i为热用户供热过程中的火积耗散热阻；ren,ave,i为热用户散热过程的中的火积耗散热阻；tsup,i为热用户的供水温度；tret,i为热用户的回水温度；tair,i为热用户的室内温度；ten为环境温度；qheat,i为热用户供热过程的传热速率；qen,i为热用户散热过程的传热速率。

15、根据本发明提供的一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法，所述第二预设公式具体包括：

16、eh,i＝qheat,i2rheat,ave,i+qen,i2ren,ave,i

17、其中，eh,i为能量函数值；qheat,i为热用户供热过程的传热速率；qen,i为热用户散热过程的传热速率；rheat,ave,i为热用户供热过程中的火积耗散热阻；ren,ave,i为热用户散热过程的中的火积耗散热阻。

18、根据本发明提供的一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法，确定综合能源系统的控制方案，具体包括：

19、基于所述综合能源系统的工况确定所述综合能源系统的控制场景；所述综合能源系统的控制场景至少包括二次网质量流量控制和热泵控制；

20、基于所述控制场景及预存的pid控制参数确定所述综合能源系统的控制方案。

21、根据本发明提供的一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法，根据所述能量函数曲线的波动程度评价所述控制方案的稳定程度，以得到评价结果，具体包括：

22、计算所述能量函数曲线的方差，根据所述方差判断所述能量函数曲线的波动程度；

23、根据所述波动程度判断所述控制方案的稳定程度。

24、本发明还提供一种综合能源系统扰动的能量函数评价装置，包括：

25、方案单元，用于确定综合能源系统的控制方案；

26、信息单元，用于基于所述控制方案获取所述综合能源系统的传热边界物理信息；其中，所述传热边界物理信息至少包括换热过程的结构参数和流量参数；

27、曲线单元，用于根据所述传热边界物理信息计算能量函数曲线；

28、评价单元，用于根据所述能量函数曲线的波动程度评价所述控制方案的稳定程度，以得到评价结果。

29、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综合能源系统扰动的能量函数评价方法。

30、本发明还提供一种非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综合能源系统扰动的能量函数评价方法。

31、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综合能源系统扰动的能量函数评价方法。

32、本发明提供的一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法及装置，通过确定综合能源系统的控制方案；基于所述控制方案获取所述综合能源系统的传热边界物理信息；其中，所述传热边界物理信息至少包括换热过程的结构参数和流量参数；根据所述传热边界物理信息计算能量函数曲线；根据所述能量函数曲线的波动程度评价所述控制方案的稳定程度，以得到评价结果。本发明能够利用传热边界上的物理信息对其内部的稳定情况作出评价，揭示综合能源系统的控制稳定机制，实现更为有效的电-热综合能源系统稳定性分析。

技术特征：

1.一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的综合能源系统扰动的能量函数评价方法，其特征在于，根据所述传热边界物理信息计算能量函数曲线，具体包括：

3.根据权利要求2所述的综合能源系统扰动的能量函数评价方法，其特征在于，所述第一预设公式具体包括：

4.根据权利要求2所述的综合能源系统扰动的能量函数评价方法，其特征在于，所述第二预设公式具体包括：

5.根据权利要求1所述的综合能源系统扰动的能量函数评价方法，其特征在于，确定综合能源系统的控制方案，具体包括：

6.根据权利要求1所述的综合能源系统扰动的能量函数评价方法，其特征在于，根据所述能量函数曲线的波动程度评价所述控制方案的稳定程度，以得到评价结果，具体包括：

7.一种综合能源系统扰动的能量函数评价装置，其特征在于，包括：

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6任一项所述综合能源系统扰动的能量函数评价方法。

9.一种非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6任一项所述综合能源系统扰动的能量函数评价方法。

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6任一项所述综合能源系统扰动的能量函数评价方法。

技术总结
本发明提供一种综合能源系统扰动的能量函数评价方法及装置，包括：确定综合能源系统的控制方案；基于所述控制方案获取所述综合能源系统的传热边界物理信息；其中，所述传热边界物理信息至少包括换热过程的结构参数和流量参数；根据所述传热边界物理信息计算能量函数曲线；根据所述能量函数曲线的波动程度评价所述控制方案的稳定程度，以得到评价结果。本发明能够利用传热边界上的物理信息对其内部的稳定情况作出评价，揭示综合能源系统的控制稳定机制，实现更为有效的电‑热综合能源系统稳定性分析。

技术研发人员：陈群,贺克伦,苟星,马欢,陈磊,徐飞,闵勇,孙沛
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16