综合能源系统基础

2024-9-25综合能源建模综合能源建模基础功能与算法基础功能与算法典型场景典型场景综合能源系统决策支持用电信息系统用户特性分析网上营业预测系统决策支持用电信息系统用户特性分析网上营业预测系统能量管理能量管理系统建模多能流优多能流优化调控安全评估与预警多能流稳态计算二级站能源调度峰值分析多能表计能源结算能效管理经济运行智能管网系统控制策略管理运行管理安全保护智慧用能二级站能源调度峰值分析多能表计能源结算能效管理经济运行智能管网系统控制策略管理运行管理安全保护智慧用能电力专网接入光纤接入wifi3G/4G公网能源生产电动汽车分布式能源微网输配电网能源消费能源生产电动汽车分布式能源微网输配电网能源消费平台综合能源建模综合能源建模基础功能与算法基础功能与算法公司概括公司概括电能相关设备的建模热力模型非电能相关设备的建模热力模型新能源新能源模型一体化间隔（Bay）间隔（Bay） 新模型继承模型描述对象HeatPlantPowerSystemResource热电厂HeatstationSubstation加热站RelaypumpPrimeMoverHeatLineAclinesegment热网管valveBreakerConnectivityNodeConnectivityNode连接点TerminalterminalthermalLoadEnergyConsumer热负荷新模型继承模型描述对象GastankPowerSystemResource燃气罐GasstationSubstation燃气站regulatordevice调压装置GasLineAclinesegment燃气管valveBreakerConnectiveNodeConnectiveNode连接点terminalterminal新模型继承模型描述对象WaterPlantPowerSystemResourceWaterstationSubstation加压站RelaypumpPrimeMoverWaterTankWaterLineAclinesegment水网管valveBreakerConnectiveNodeConnectiveNode连接点Terminalterminal综合能源建模综合能源建模基础功能与算法基础功能与算法典型场景典型场景多能建模多能建模多能状态估计多能状态估计多能安全预警多能安全预警多能流优化调控多能流优化调控间隔（Bay）间隔（Bay） 三绕组变压器折合标幺值后的模型为：双绕组变压器折合标幺值后的模型为：线路模型：·功能:根据开关和刀闸状态，由节点模型(物理模型)确定电网的电气连接关系，形成计算母线、电气岛---计算模•SCADA提供的开关信息和量测数据是网络分析的数据来源,网络拓扑分析为公用模块，是状态估计、潮流计算等其它应用软件的基础.•1.厂站母线分析:根据开关的闭合状态和元件的退出恢复形成计算母线.功能是分析一厂站的同一电压等级内的节点由闭合开关联接组成多少个母线,其结果是将厂站划分为若干个计算母线.•2.系统网络分析:分析整个电网有闭合支路联接组成多少个电气岛(Island),每个电气岛是有电气联系的母线的集合,计算以此为单位划分网络方程.LDBLDBUNAUNA1UNA2NDA1CBA1NDA5●CBA5●NDA6CBA6CBA9NDA4CBB1NDB1CBB1NDB1CBB2NDB4●NDB3 CBB3CBB3 CBA7LNAB2CBA4NDA7●-NDB2NDA●-NDB2NDA2CBA8CBA2CBA8CBA2●NDA3CBA3CBB4CBB4NDA8NDA8LDALDALNACLNDC1ONDCNDC1ONDC2CBC2CBC3NDC3NDC4CBC1CBC5 NDC6XFCNDC3NDC4CBC1CBC5 NDC6XFC CBC6 NDC8UNCCBC4NDC5 XFC4T 138)4)8)4)5)4)2)2)状态估计利用采集的信息估算电力系统的实时运行状态，主要功能有:1.给出电网中各母线的电压和相角，各线路和变压器的潮流，各母线的负荷和各发电厂的发电机出力.2.估计有载调压变压器的分接头位置；3.不良数据检测与辨识:开关错误辨识,遥测数据状态估计数据质量评估坏数据识别（数据整合）数据预校核模型校核CSGC-3000/OPEN3000/CC-2000A/D-5000ijQijii「Pij(θij,Vij)7Pi(θij,Vij)QijPi(θij,Vij)Qi(θPij(θij,Vij)=Vi2g-ViVjgcosθij-ViVjcosθijQij(θij,Vij)=-Vi2(b+Yc)-ViVjgsinθij-ViVjbcosθijijijijij待求状态量J(X)=[z-h(X)]TR-1[z-h(x)]EMS发展应用的历史其实就是状态估计与潮流计算发展变得历史.1970年F.CScheweppe最早提出用最小二乘状态估计算法,后来日趋成熟,R.E.Larson等用卡尔漫滤波逐次状态估计算法研究.目前主要用的估计方法有:1.基本加权最小二乘法.但估计质量最高.亚二NNYZa包括Pij,Pi,,Zr包括Qij,Qi,Vi r ∂θ j→AΔθ(l)=a(l)BΔV(l)=b(l)[(-Ba)TRa-1(-Ba)][(-Br)TRr-1(-Br)][(-Ba)Ra-1(za-ha)V(l),θ(l)][(-Br)Rr-1(zr-hr)V(l),θ(l)]KP,KQ是P-θP-V收敛标志!「h(θ,v)7!解方程求YNvmaxYNvmaxV=V+ΔVθ=θV=V+ΔVNNYYY潮流计算是根据电网结构及运行条件,求出整个网络的运行状态.潮流方程如下,G为发电机,D为负荷Gij为母线导纳矩阵的电电导,Bij为母线导纳矩阵电纳,ViVj为线电压θij=θiθj潮流基本模型是一个高维的非线性方程组,潮流计算本质是解的方法是赋初值,循环叠代,从数值计算的角度来看,非线性θ(θ(k+1)=θ(k)+Δθ(k)ΔV(k)VθY牛顿-拉夫逊是求解非线性方程的有效方法,是生算法的基础. !!!↓!↓!N!N计算修正量Δθ修正θVθ(k+1)=θ(k)+Δθ(k)V(k+1)=V(k)+ΔV(k)预想事故分析（ContingencyAnalysis，CA）对由于支路开断，而使系统产生电气设备（变压器/线路）过负荷、母线电压异常等不安全状态，需要事先进行安全分析，即：针对预先设定的电力系统的故障（线路、变压器、发电机）及其组合，确定他们对电力系统安全运行产生的影响，以便当事故发生时，及时有效地采取校正措施。实时态下，安全分析利用状态估计的结果作为其计算的基本网络模型。研究态下，安全分析利用以前保存的潮流计算实例作为其计算的基本网络模序.1.补偿法，根据叠加原理，把预想事故网络等值为两个网络，计算潮流.2.直流潮流法，用θ代替sinθ意开断1条后，运行状态校验..常用的有N-1校验，全部N条线路任3.灵敏度法，把开断看做正常运行的扰动，计算系统变化.•求出在满足：最小运行费、最小网损、消除越限的最小控制量、控制变量和状态时间分级的有功调度控制实时调度实时控制•时间分级模型预测控制(H-MPC)•滚动预测：逐级消除预测偏差；•通过动态优化：超前调整慢速机组，•留出快速机组下调裕度，提高下旋备热力管网热力管网qpQ电压V基尔霍夫电流定律基尔霍夫电压定律基尔霍夫流量压降定律所有流出该结点的支路电流的代数和为零。求iR答案：2A求u答案：12V潮流计算－牛顿法热网计算方程热网计算方程热力计算方程•热网计算方程热力计算方程•基础算法:与电力系统稳态计算相似节点流量管段压力节点流量管段压力管段流量AG+G0=0G=C*p节点流量节点流量AG+Go=0A节点关联矩阵；G,C*p管段的阻力系数倒数矩阵，C*t管段的降温系数倒数矩阵，与导纳阵相似综合能源建模综合能源建模基础功能与算法基础功能与算法典型场景典型场景热电耦合热电耦合(CHP)供热网络电热耦合网络功率(MW功率(MW)流量(m/s)热网管道10断开:热网流量电网线路编号热网管道10断开:电网线路功率热网管道10开断时分开分析和联合分析电网和热网能流区别潮流潮流计算耦合元件约束热流计算供水热力计算水力计算水力计算力计算热源计算负荷计算电热耦合网络模型和多能流计算热网管道编号电热耦合系统静态安全分析热网管道编号电热耦合系统静态安全分析热网管道10开断不同时间尺度流量变化电热耦合网络相互影响机理供热系统正常运行负荷室内温度平衡供热系统正常运行负荷室内温度平衡供热管