本發(fā)明涉及綜合能源系統(tǒng)性能評估，具體涉及一種基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、在新型能源體系建設(shè)的大背景下，隨著可再生能源的快速發(fā)展和分布式能源技術(shù)的廣泛應(yīng)用，小規(guī)模園區(qū)(如工業(yè)科技園、農(nóng)業(yè)生態(tài)園、商業(yè)辦公區(qū)、鄉(xiāng)村居住區(qū)等)場景大量涌現(xiàn)。這些小規(guī)模園區(qū)因其獨(dú)特的地理、經(jīng)濟(jì)和用能特征，其供能需求呈現(xiàn)出多元化、個性化、區(qū)域化、不平衡性強(qiáng)等特點(diǎn)，給傳統(tǒng)的集中能源供應(yīng)模式帶來了巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的冷熱電三聯(lián)供等集中供能方式已難以滿足分布式小型園區(qū)的多樣化用能需求，且存在能源利用效率低、多能互補(bǔ)困難等問題。

2、模塊化能源艙系統(tǒng)作為一種可靈活組合的供能系統(tǒng)，是解決上述小規(guī)模園區(qū)供能問題的有效手段。模塊化能源艙系統(tǒng)能夠根據(jù)園區(qū)的具體用能需要，有針對性地靈活配置不同的能源設(shè)備和模塊，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)、協(xié)同優(yōu)化，從而有效解決小規(guī)模園區(qū)的能源互濟(jì)性差、綜合能源利用率低等問題。然而，盡管模塊化能源艙系統(tǒng)在理論上具有諸多優(yōu)勢，但其技術(shù)尚處于起步階段，尚未能充分發(fā)揮該系統(tǒng)在提高能源利用效率、降低運(yùn)行成本、增強(qiáng)供能系統(tǒng)可靠性和安全性等方面的優(yōu)勢，仍存在諸多亟待解決的問題：一方面，模塊化能源艙系統(tǒng)的供能設(shè)備大多缺乏集中統(tǒng)一的運(yùn)維管控，導(dǎo)致設(shè)備之間的信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，難以實(shí)現(xiàn)協(xié)同優(yōu)化；另一方面，由于多能系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)能否在經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全穩(wěn)定性等方面達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求，也難以開展預(yù)先的準(zhǔn)確驗(yàn)證和評估。為此，亟待建立可靠有效、科學(xué)全面的模塊化能源艙系統(tǒng)的性能實(shí)證技術(shù)，為能源艙系統(tǒng)的性能評估和運(yùn)行優(yōu)化提供實(shí)用化方法工具。

3、性能實(shí)證技術(shù)從手段上可分為試驗(yàn)和仿真兩大種類：

4、(1)傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法雖然能夠在一定程度上精確、真實(shí)地驗(yàn)證系統(tǒng)的性能，但存在試驗(yàn)周期長、成本高、參數(shù)可調(diào)范圍有限、可能損害實(shí)際設(shè)備等缺點(diǎn)。為了避免上述缺點(diǎn)，可在商業(yè)系統(tǒng)投運(yùn)前先建立一個縮尺版本的小型能源艙系統(tǒng)開展試驗(yàn)，但難以完全復(fù)現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行場景的復(fù)雜性和多變性，導(dǎo)致驗(yàn)證結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性存疑。

5、(2)仿真方法能夠解決試驗(yàn)方法的局限性。但現(xiàn)有仿真主要面向非模塊化的集成綜合能源系統(tǒng)，針對模塊化能源艙系統(tǒng)的仿真實(shí)證技術(shù)尚未建立，無法很好地適應(yīng)模塊化能源艙系統(tǒng)靈活組合搭配供能的特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述缺陷，本發(fā)明提出了一種基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證方法及裝置。

2、第一方面，提供一種基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證方法，所述基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證方法包括：

3、按照區(qū)域的實(shí)際能流網(wǎng)絡(luò)在能源艙系統(tǒng)仿真模型庫中選取相應(yīng)模塊進(jìn)行連接，得到區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)；

4、將區(qū)域中各設(shè)備的實(shí)際調(diào)控策略耦合到所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)；

5、按照能源種類將區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)，并利用信號線連接各子系統(tǒng)，設(shè)置各子系統(tǒng)內(nèi)部的解算步長后進(jìn)行仿真，得到區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)；

6、對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)證。

7、優(yōu)選的，所述能源艙系統(tǒng)仿真模型庫包括：微電網(wǎng)模塊仿真模型、地源熱泵模塊仿真模型、水蓄能模塊仿真模型、生物質(zhì)模塊仿真模型、蓄電池模塊仿真模型、燃機(jī)發(fā)電模塊仿真模型。

8、優(yōu)選的，所述多個子系統(tǒng)包括：熱力子系統(tǒng)、電力子系統(tǒng)。

9、進(jìn)一步的，所述微電網(wǎng)模塊仿真模型包括：分布式光伏模型、儲能模型、負(fù)荷模型、風(fēng)力發(fā)電模型，其中，各模型輸入量為設(shè)備的功率，輸出量為設(shè)備的累計功率和碳排放量；

10、所述地源熱泵模塊仿真模型包括：地源熱泵主機(jī)模型、風(fēng)冷主機(jī)模型，其中，各模型輸入量為系統(tǒng)所需功率，輸出量為設(shè)備的放熱功率和碳排放量；

11、所述水蓄能模塊仿真模型輸入量為熱負(fù)荷功率和進(jìn)出水溫度，輸出量為累計用電功率和碳排放量；

12、所述生物質(zhì)模塊仿真模型包括：燃燒爐系統(tǒng)模型、換熱器系統(tǒng)模型、除塵系統(tǒng)模型、供給水系統(tǒng)模型，其中，各模型輸入量為系統(tǒng)所需電負(fù)荷和熱負(fù)荷功率，輸出量為設(shè)備的用電量、余熱功率和碳排放量；

13、所述蓄電池模塊仿真模型包括：蓄電池逆變器模型、蓄電池控制系統(tǒng)模型，其中，各模型輸入量為設(shè)備的并離網(wǎng)狀態(tài)、有功功率設(shè)定值、無功功率設(shè)定值，輸出量為設(shè)備的有功功率、無功功率、荷電狀態(tài)；

14、所述燃機(jī)發(fā)電模塊仿真模型輸入量為進(jìn)氣過程腔內(nèi)溫度、壓力、流量，輸出量為排氣過程腔內(nèi)溫度、壓力、流量，燃機(jī)發(fā)電功率和發(fā)電效率。

15、進(jìn)一步的，所述能源艙系統(tǒng)仿真模型庫包括：經(jīng)濟(jì)成本計算模型、環(huán)保性指標(biāo)計算模型。

16、進(jìn)一步的，所述行性能實(shí)證包括：經(jīng)濟(jì)環(huán)保性證實(shí)、負(fù)荷承載能力實(shí)證、n-1運(yùn)行穩(wěn)定性實(shí)證。

17、進(jìn)一步的，當(dāng)所述性能實(shí)證為經(jīng)濟(jì)環(huán)保性證實(shí)時，所述對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)證，包括：

18、利用所述經(jīng)濟(jì)成本計算模型計算各子系統(tǒng)的運(yùn)行成本，并檢驗(yàn)各子系統(tǒng)的運(yùn)行成本是否達(dá)到設(shè)計要求；

19、利用所述環(huán)保性指標(biāo)計算模型計算各子系統(tǒng)的碳排放量，并檢驗(yàn)各子系統(tǒng)的碳排放量是否達(dá)到設(shè)計要求。

20、進(jìn)一步的，當(dāng)所述性能實(shí)證為負(fù)荷承載能力實(shí)證時，所述對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)證，包括：

21、計算各子系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度和負(fù)荷承載能力，并檢驗(yàn)各子系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度和負(fù)荷承載能力是否達(dá)到設(shè)計要求。

22、進(jìn)一步的，當(dāng)所述性能實(shí)證為n-1運(yùn)行穩(wěn)定性實(shí)證時，所述對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)證，包括：

23、對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)依次引入一種故障開展仿真，并利用失穩(wěn)判據(jù)檢驗(yàn)系統(tǒng)是否動態(tài)穩(wěn)定。

24、第二方面，提供一種基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證裝置，所述基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證裝置包括：

25、組合模塊，用于按照區(qū)域的實(shí)際能流網(wǎng)絡(luò)在能源艙系統(tǒng)仿真模型庫中選取相應(yīng)模塊進(jìn)行連接，得到區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)；

26、分配模塊，用于將區(qū)域中各設(shè)備的實(shí)際調(diào)控策略耦合到所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)；

27、仿真模塊，用于按照能源種類將區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)，并利用信號線連接各子系統(tǒng)，設(shè)置各子系統(tǒng)內(nèi)部的解算步長后進(jìn)行仿真，得到區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)；

28、證實(shí)模塊，用于對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)證。

29、優(yōu)選的，所述能源艙系統(tǒng)仿真模型庫包括：微電網(wǎng)模塊仿真模型、地源熱泵模塊仿真模型、水蓄能模塊仿真模型、生物質(zhì)模塊仿真模型、蓄電池模塊仿真模型、燃機(jī)發(fā)電模塊仿真模型。

30、優(yōu)選的，所述多個子系統(tǒng)包括：熱力子系統(tǒng)、電力子系統(tǒng)。

31、進(jìn)一步的，所述微電網(wǎng)模塊仿真模型包括：分布式光伏模型、儲能模型、負(fù)荷模型、風(fēng)力發(fā)電模型，其中，各模型輸入量為設(shè)備的功率，輸出量為設(shè)備的累計功率和碳排放量；

32、所述地源熱泵模塊仿真模型包括：地源熱泵主機(jī)模型、風(fēng)冷主機(jī)模型，其中，各模型輸入量為系統(tǒng)所需功率，輸出量為設(shè)備的放熱功率和碳排放量；

33、所述水蓄能模塊仿真模型輸入量為熱負(fù)荷功率和進(jìn)出水溫度，輸出量為累計用電功率和碳排放量；

34、所述生物質(zhì)模塊仿真模型包括：燃燒爐系統(tǒng)模型、換熱器系統(tǒng)模型、除塵系統(tǒng)模型、供給水系統(tǒng)模型，其中，各模型輸入量為系統(tǒng)所需電負(fù)荷和熱負(fù)荷功率，輸出量為設(shè)備的用電量、余熱功率和碳排放量；

35、所述蓄電池模塊仿真模型包括：蓄電池逆變器模型、蓄電池控制系統(tǒng)模型，其中，各模型輸入量為設(shè)備的并離網(wǎng)狀態(tài)、有功功率設(shè)定值、無功功率設(shè)定值，輸出量為設(shè)備的有功功率、無功功率、荷電狀態(tài)；

36、所述燃機(jī)發(fā)電模塊仿真模型輸入量為進(jìn)氣過程腔內(nèi)溫度、壓力、流量，輸出量為排氣過程腔內(nèi)溫度、壓力、流量，燃機(jī)發(fā)電功率和發(fā)電效率。

37、進(jìn)一步的，所述能源艙系統(tǒng)仿真模型庫包括：經(jīng)濟(jì)成本計算模型、環(huán)保性指標(biāo)計算模型。

38、進(jìn)一步的，所述行性能實(shí)證包括：經(jīng)濟(jì)環(huán)保性證實(shí)、負(fù)荷承載能力實(shí)證、n-1運(yùn)行穩(wěn)定性實(shí)證。

39、進(jìn)一步的，當(dāng)所述性能實(shí)證為經(jīng)濟(jì)環(huán)保性證實(shí)時，所述證實(shí)模塊具體用于：

40、利用所述經(jīng)濟(jì)成本計算模型計算各子系統(tǒng)的運(yùn)行成本，并檢驗(yàn)各子系統(tǒng)的運(yùn)行成本是否達(dá)到設(shè)計要求；

41、利用所述環(huán)保性指標(biāo)計算模型計算各子系統(tǒng)的碳排放量，并檢驗(yàn)各子系統(tǒng)的碳排放量是否達(dá)到設(shè)計要求。

42、進(jìn)一步的，當(dāng)所述性能實(shí)證為負(fù)荷承載能力實(shí)證時，所述證實(shí)模塊具體用于：

43、計算各子系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度和負(fù)荷承載能力，并檢驗(yàn)各子系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定裕度和負(fù)荷承載能力是否達(dá)到設(shè)計要求。

44、進(jìn)一步的，當(dāng)所述性能實(shí)證為n-1運(yùn)行穩(wěn)定性實(shí)證時，所述證實(shí)模塊具體用于：

45、對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)依次引入一種故障開展仿真，并利用失穩(wěn)判據(jù)檢驗(yàn)系統(tǒng)是否動態(tài)穩(wěn)定。

46、第三方面，提供一種計算機(jī)設(shè)備，包括：一個或多個處理器；

47、所述處理器，用于執(zhí)行一個或多個程序；

48、當(dāng)所述一個或多個程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)所述的基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證方法。

49、第四方面，提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被執(zhí)行時，實(shí)現(xiàn)所述的基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證方法。

50、本發(fā)明上述一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下一種或多種有益效果：

51、本發(fā)明提供了一種基于動態(tài)仿真的能源艙系統(tǒng)性能實(shí)證方法及裝置，包括：按照區(qū)域的實(shí)際能流網(wǎng)絡(luò)在能源艙系統(tǒng)仿真模型庫中選取相應(yīng)模塊進(jìn)行連接，得到區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)；將區(qū)域中各設(shè)備的實(shí)際調(diào)控策略耦合到所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)；按照能源種類將區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)，并利用信號線連接各子系統(tǒng)，設(shè)置各子系統(tǒng)內(nèi)部的解算步長后進(jìn)行仿真，得到區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)；對所述區(qū)域?qū)?yīng)的能源艙系仿真系統(tǒng)進(jìn)行性能實(shí)證。本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以更加快速地搭建和調(diào)試系統(tǒng)模型，從而提高了仿真效率。同時，由于模塊化的設(shè)計，使得每個模型可以獨(dú)立進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，進(jìn)一步提高了仿真的精度和可靠性；各個模型都具有獨(dú)立的輸入、輸出接口，可以方便地進(jìn)行模型的替換和升級，并通過動態(tài)仿真，解決傳統(tǒng)的試驗(yàn)實(shí)證技術(shù)在效率、經(jīng)濟(jì)性、安全性方面的缺陷。