一种电力-区域供冷网能量流分析方法、装置及介质

技术领域

本发明涉及电力系统综合能源技术领域，并且更具体地，涉及一种电力-区域供冷网能量流分析方法、装置及介质。

背景技术

随着吸收制冷技术的不断发展，区域供冷技术得到大范围推广，国内一些城市已建成一些利用区域供冷技术的项目。传统综合能源系统稳态分析中，计算规模较单一能源网大，初值较难给定，收敛性难保障，无法应用到区域供冷网组成的综合能源网，从而目前对电力网和区域供冷网组成的综合能源网还没有统一的能量流分析方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种电力-区域供冷网能量流分析方法、装置及介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种电力-区域供冷网能量流分析方法，包括：

建立区域供冷网的元件模型以及电力网的电力潮流计算模型；

根据区域供冷网的元件模型，构建区域供冷网稳态分析模型；

设定电力网节点电压初始值、区域供冷网回路流量初始值、节点温度初始值，交替运行区域供冷网稳态分析模型以及电力潮流计算模型，直至电力网节点电压、区域供冷网回路流量以及节点温度不再变化，计算电力-区域供冷网的稳定能量流。

可选地，区域供冷网的元件模型包括：

电制冷机模型：

Q

式中，Q

供冷管道模型：

式中，h

供冷负荷功率模型：

式中，T

可选地，根据区域供冷网的元件模型，构建区域供冷网稳态分析模型，包括：

建立区域供冷网的节点-支路关联矩阵和回路-支路关联矩阵；

设定区域供冷网的回路流量初始值、节点温度初始值；

根据回路流量初始值、节点温度初始值以及供冷负荷功率模型计算供冷负荷流量；

基于节点-支路关联矩阵以及回路-支路关联矩阵，计算区域供冷网的回路流量以及全部支路流量。

根据供冷管道模型、节点-支路关联矩阵以及回路-支路关联矩阵，计算区域供冷网的各节点温度；

迭代计算，直至区域供冷网的回路流量和节点温度不再变化，确定区域供冷网稳态分析模型。

可选地，支路流量计算公式为：

式中，

回路流量计算公式为：

区域供冷网的各节点温度计算公式为：

式中，

根据本发明的另一个方面，提供了一种电力-区域供冷网能量流分析装置，包括：

建立模块，用于建立区域供冷网的元件模型以及电力网的电力潮流计算模型；

构建模块，用于根据区域供冷网的元件模型，构建区域供冷网稳态分析模型；

计算模块，用于设定电力网节点电压初始值、区域供冷网回路流量初始值、节点温度初始值，交替运行区域供冷网稳态分析模型以及电力潮流计算模型，直至电力网节点电压、区域供冷网回路流量以及节点温度不再变化，计算电力-区域供冷网的稳定能量流。

根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

从而，本申请提供一种电力-区域供冷网能量流分析方法，通过建立区域供冷网的元件模型以及电力网的电力潮流计算模型，然后根据区域供冷网的元件模型，构建区域供冷网稳态分析模型；最后设定电力网节点电压初始值、区域供冷网回路流量初始值、节点温度初始值，交替运行区域供冷网稳态分析模型以及电力潮流计算模型，直至电力网节点电压、区域供冷网回路流量以及节点温度不再变化，计算电力-区域供冷网的稳定能量流。从而，本申请采用电力-区域供冷能量流计算交替顺序求解，各能源子系统顺序求解分析达到收敛性好，计算量低的技术效果。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1是本发明一示例性实施例提供的电力-区域供冷网能量流分析方法的流程示意图；

图2是本发明一示例性实施例提供的电力-区域供冷网能量流分析装置的结构示意图；

图3是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。

应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。

还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。

另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。

终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

示例性方法

图1是本发明一示例性实施例提供的电力-区域供冷网能量流分析方法的流程示意图。本实施例可应用在电子设备上，如图1所示，电力-区域供冷网能量流分析方法100包括以下步骤：

步骤101，建立区域供冷网的元件模型以及电力网的电力潮流计算模型；

步骤102，根据区域供冷网的元件模型，构建区域供冷网稳态分析模型；

步骤103，设定电力网节点电压初始值、区域供冷网回路流量初始值、节点温度初始值，交替运行区域供冷网稳态分析模型以及电力潮流计算模型，直至电力网节点电压、区域供冷网回路流量以及节点温度不再变化，计算电力-区域供冷网的稳定能量流。

具体地，针对背景技术中存在的技术问题，本申请提出电力-区域供冷网能量流分析方法，具体包括：

1、供冷元件模型：

区域供冷网中电制冷机作为冷源消耗电力为供冷网提供能源，是电力网和区域供冷网的之间的耦合设备。以电制冷机为供冷源的区域供冷网还包含循环泵、供冷管道、冷负荷等设备。

(1)电制冷机

电制冷机提供的冷功率与耗电功率和能效有关：

Q

式中：Q

(2)供冷管道

供冷管道数学模型主要由描述管道的连续方程、动量方程和能量偏微分方程组成。

稳态时动量方程为：

式中：h

管道能量方程为：

式中：ρ为水密度；C

式中：T

(3)供冷负荷功率

供冷负荷采用恒功率和恒流量二种。对于恒功率负荷：

式中：T

2、供冷网络稳态分析

供冷网络的水力分析采用回路法。供冷网络任意闭合回路的压降为0，即：

式(6)中，B为供冷网回路-支路关联矩阵，

由网络图论树支与连支的关系，采用连支流量作为独立状态变量，将网络支路按先树支(t)后连支(c)的顺序排序，由Kirchhoff第一定律

式中A＝[A

式中B

全部支路流量：

将

供冷网络热力分析满足能量守恒：

其中

具体地，供冷网稳态分析的主要步骤如下：

1.形成供冷网络节点-支路关联矩阵A和回路-支路关联矩阵B；

2.给定供冷网回路流量、节点温度的初始值；

3.根据式(5)计算供冷负荷流量；

4.利用牛顿法求解式(11)获得供冷网回路流量，根据式(10)得到全部支路流量。

5求解(4)、(12)获得供冷网各节点温度；

6.返回第3步，直到回路流量和节点温度不再变化。

3、电力-供冷网综合能源系统能量流分析

电力-供冷网络能量流统一分析采用顺序求解的方式，即顺序交替执行电力潮流程序和供冷网络稳态分析程序，顺序求解迭代过程如下

1.给定电力网节点电压和供冷网回路、节点温度初始值；

2.运行供冷网稳态分析程序，迭代收敛后根据(5)计算电制冷机功率Q

3.运行电力潮流程序；

4.交替执行2、3，直到电网节点电压、供冷网回路流量，节点温度不再变化为止，计算得到电力-供冷网统一系统的能量流。

从而，本申请提供一种电力-区域供冷网能量流分析方法，通过建立区域供冷网的元件模型以及电力网的电力潮流计算模型，然后根据区域供冷网的元件模型，构建区域供冷网稳态分析模型；最后设定电力网节点电压初始值、区域供冷网回路流量初始值、节点温度初始值，交替运行区域供冷网稳态分析模型以及电力潮流计算模型，直至电力网节点电压、区域供冷网回路流量以及节点温度不再变化，计算电力-区域供冷网的稳定能量流。从而，本申请采用电力-区域供冷能量流计算交替顺序求解，各能源子系统顺序求解分析达到收敛性好，计算量低的技术效果。

示例性装置

图2是本发明一示例性实施例提供的电力-区域供冷网能量流分析装置的结构示意图。如图2所示，装置200包括：

建立模块210，用于建立区域供冷网的元件模型以及电力网的电力潮流计算模型；

构建模块220，用于根据区域供冷网的元件模型，构建区域供冷网稳态分析模型；

计算模块230，用于设定电力网节点电压初始值、区域供冷网回路流量初始值、节点温度初始值，交替运行区域供冷网稳态分析模型以及电力潮流计算模型，直至电力网节点电压、区域供冷网回路流量以及节点温度不再变化，计算电力-区域供冷网的稳定能量流。

可选地，区域供冷网的元件模型包括：

电制冷机模型：

Q

式中，Q

供冷管道模型：

式中，h

供冷负荷功率模型：

式中，T

可选地，构建模块220，包括：

建立子模块，用于建立区域供冷网的节点-支路关联矩阵和回路-支路关联矩阵；

设定子模块，用于设定区域供冷网的回路流量初始值、节点温度初始值；

第一计算子模块，用于根据回路流量初始值、节点温度初始值以及供冷负荷功率模型计算供冷负荷流量；

第二计算子模块，用于基于节点-支路关联矩阵以及回路-支路关联矩阵，计算区域供冷网的回路流量以及全部支路流量。

第三计算子模块，用于根据供冷管道模型、节点-支路关联矩阵以及回路-支路关联矩阵，计算区域供冷网的各节点温度；

确定子模块，用于迭代计算，直至区域供冷网的回路流量和节点温度不再变化，确定区域供冷网稳态分析模型。

可选地，支路流量计算公式为：

式中，

回路流量计算公式为：

区域供冷网的各节点温度计算公式为：

式中，

示例性电子设备

图3是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。如图3所示，电子设备30包括一个或多个处理器31和存储器32。

处理器31可以是中央处理单元(CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器32可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器31可以运行所述程序指令，以实现上文所述的本发明的各个实施例的软件程序的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置33和输出装置34，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。

此外，该输入装置33还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置34可以向外部输出各种信息。该输出装置34可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图3中仅示出了该电子设备中与本发明有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质

除了上述方法和设备以外，本发明的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本发明的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本发明各种实施例的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明中涉及的器件、系统、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、系统、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

可能以许多方式来实现本发明的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法和系统。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了示例和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。