一种综合能源系统的动态仿真系统及方法与流程

1.本发明涉及能源系统技术领域，具体是一种综合能源系统的动态仿真系统及方法。


背景技术：

2.综合能源打破了传统电力、热力和燃气等能源系统各自独立运行的状态，实现电、热\冷、气等各类能量的生产、传输、转化、存储和分配等各环节的协同互动，在满足不同场景下用户各类负荷需求的前提下，对能量进行梯级、高效、清洁利用，效提升能源供应灵活度及能源综合利用率，提高可再生能源的消纳能力并有效降低碳排放，实现经济效益和社会效益双丰收。
3.综合能源系统中电、冷/热、气等各类能源形式相互耦合转换，与单一形式的能量系统相比，其物理设备构成和运行调节方式的复杂度显著提高，进而为综合能源系统的设计、运行、评价、优化等工作带来挑战。基于多能流的混合能源仿真技术能够对综合能源系统运行状态、控制响应过程等进行精细模拟，进而为综合能源系统规划设计、优化运行、状态诊断和能效提升等提供数据和技术支撑，是开展综合能源服务的关键基础支撑技术。由于电、冷/热、气等不同形式能量在建模、分析等方面差异大，现在技术中综合能源仿真主要有两种方式：
4.(1)使用电力、热力和燃气领域专业仿真技术对各自子系统进行分立建模，并通过接口进行通讯，同步仿真数据。仿真时，电力、热力和燃气三类子系统各自迭代计算，然后通过能量耦合元件进行信息传递，以完成整个能源系统的仿真计算。这种方式能够借助各自领域成熟技术进行仿真，但业务人员需要操作不同的软件，对业务人员的专业知识和相互协同建模要求高，建模过程复杂、灵活度不高，同时受不同软件限值，未考虑仿真过程中数学模型与实际物理设备的通讯，不能实现动态实时仿真。
5.(2)在现有电力系统仿真工具的基础建立固定效率热力和燃气设备模型，使用高斯-赛德尔交替迭代等方法对包含电力、天然气和热力网络、耦合元件方程的代数方程组进行求解，获得综合能源系统的稳态能量流。这种方式能够实现综合能源系统的快速建模仿真，但对于热力和燃气系统的设备模型往往采用固定效率线性模型，模型和仿真结果的精细化不够，主要反映了设备能量平衡的外特性，不考虑设备内部具体参数的变化，得到的计算结果主要为设备的能量(功率)值，如温度/压力等精细化数据无法得到。其次受限于动态模型的计算复杂度高，以及热力系统和燃气系统固定效率模型的特点，只能实现系统的稳态仿真，不能反映工况变化时的动态过程，难以满足故障诊断等精细化分析时的数据要求。
6.因此，针对以上现状，迫切需要开发一种综合能源系统的动态仿真系统及方法，以克服当前实际应用中的不足。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种综合能源系统的动态仿真系统及方法，以解决上述背
景技术中提出的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种综合能源系统的动态仿真系统，包括能源管理模块、数据传输模块和仿真模块，其中：
10.能源管理模块，用于采集得到能源系统数据，对该能源系统数据进行数据处理，得到处理数据，将该处理数据发送给数据传输模块；
11.数据传输模块，用于接收能源管理模块发送的处理数据，将该处理数据发送给仿真模块；
12.仿真模块，用于接收数据传输模块发送的处理数据，依据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将该处理数据输入仿真模块，计算得到仿真结果。
13.作为本发明进一步的方案：所述能源管理模块包括有数据采集单元、数据处理单元、设备管理单元。
14.作为本发明进一步的方案：所述数据采集单元与所述数据处理单元连接。
15.作为本发明进一步的方案：所述仿真系统包括数据接收单元、模型调用单元、仿真单元和数据发送单元。
16.作为本发明进一步的方案：所述数据接收单元与模型调用单元连接，所述模型调用单元与所述仿真单元连接，所述仿真单元与所述数据发送单元连接。
17.作为本发明进一步的方案：所述仿真系统还包括有模型库，所述模型库用于接收并存储用户输入的仿真模型。
18.作为本发明进一步的方案：还包括有数据库，所述数据库与数据传输模块、仿真模块连接。
19.作为本发明进一步的方案：还包括有云管理平台，所述云管理平台与能源管理系统、仿真模块以及数据库连接。
20.作为本发明进一步的方案：所述云管理平台包括有无线收发单元、监控单元、显示单元和调度单元，所述无线收发单元与监控单元连接，监控单元分别与显示单元、调度单元连接。
21.一种综合能源系统的动态仿真系统的方法，包括以下步骤：
22.s001、采集得到能源系统数据，对该能源系统数据进行数据处理，得到处理数据；
23.s002、依据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将该处理数据输入仿真模块，计算得到仿真结果；
24.s003、显示仿真结果，依据仿真结果向能源管理系统发送调度指令。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过采集得到能源系统数据，对该能源系统数据进行数据处理，得到处理数据，依据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将该处理数据输入仿真模块，计算得到仿真结果，依据仿真结果向能源管理系统发送调度指令，从而对能源系统的能源利用和设备管理进行有效调度。
附图说明
26.图1为综合能源系统的动态仿真系统的结构框图。
27.图2为综合能源系统的动态仿真系统中数据传输模块的结构框图。
28.图3为综合能源系统的动态仿真系统中仿真模块的结构框图。
29.图4为综合能源系统的动态仿真系统中云管理平台的结构框图。
30.图5为综合能源系统的动态仿真方法的流程图。
31.图中：1-能源管理模块、2-数据传输模块、21-数据采集单元、22-数据处理单元、23-设备管理单元、3-仿真模块、31-数据接收单元、32-模型调用单元、33-仿真单元、34-数据发送单元、35-模型库、4-数据库、5-云管理平台、51-无线收发单元、52-监控单元、53-显示单元、54-调度单元。
具体实施方式
32.下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
33.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
34.实施例1
35.请参阅图1～3，本发明实施例中，一种综合能源系统的动态仿真系统，包括能源管理模块1、数据传输模块2和仿真模块3，其中：
36.能源管理模块1，用于采集得到能源系统数据，对该能源系统数据进行数据处理，得到处理数据，将该处理数据发送给数据传输模块2；
37.数据传输模块2，用于接收能源管理模块1发送的处理数据，将该处理数据发送给仿真模块3；
38.仿真模块3，用于接收数据传输模块2发送的处理数据，依据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将该处理数据输入仿真模块，计算得到仿真结果。
39.在本发明实施例中，需要说明的是，所述能源管理模块1包括有数据采集单元21、数据处理单元22、设备管理单元23，所述数据采集单元21与所述数据处理单元22连接，其中：
40.数据采集单元21，用于采集得到能源系统中设备群的运行数据，将该运行数据发送给数据处理单元22；
41.数据处理单元22，用于接收数据采集单元21发送的运行数据，对该运行数据进行标准化处理，得到能源系统数据。
42.在本发明实施例中，还需要说明的是，所述仿真系统3包括数据接收单元21、模型调用单元32、仿真单元33和数据发送单元34，所述数据接收单元21与模型调用单元32连接，所述模型调用单元32与所述仿真单元33连接，所述仿真单元33与所述数据发送单元34连接，其中：
43.模型调用单元32，用于接收数据接收单元21发送的处理数据，根据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将处理数据和仿真模型发送给仿真单元33；
44.仿真单元33，用于接收模型调用单元32发送的处理数据和仿真模型，将处理数据输入仿真模型中，计算得到仿真结果。
45.进一步需要说明的是，所述仿真系统3还包括有模型库35，所述模型库35用于接收并存储用户输入的仿真模型。
46.在本发明又一实施例中，还包括有数据库4，所述数据库4与数据传输模块2、仿真模块3连接，用于接收数据传输模块2发送的处理数据以及接收仿真系统3发送的仿真结果，将处理数据和对应的仿真结果进行存储。
47.实施例2
48.请参阅图1～3，本发明实施例中，一种综合能源系统的动态仿真系统，包括能源管理模块1、数据传输模块2和仿真模块3，其中：
49.能源管理模块1，用于采集得到能源系统数据，对该能源系统数据进行数据处理，得到处理数据，将该处理数据发送给数据传输模块2；
50.数据传输模块2，用于接收能源管理模块1发送的处理数据，将该处理数据发送给仿真模块3；
51.仿真模块3，用于接收数据传输模块2发送的处理数据，依据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将该处理数据输入仿真模块，计算得到仿真结果。
52.在本发明实施例中，需要说明的是，所述能源管理模块1包括有数据采集单元21、数据处理单元22、设备管理单元23，所述数据采集单元21与所述数据处理单元22连接，其中：
53.数据采集单元21，用于采集得到能源系统中设备群的运行数据，将该运行数据发送给数据处理单元22；
54.数据处理单元22，用于接收数据采集单元21发送的运行数据，对该运行数据进行标准化处理，得到能源系统数据。
55.在本发明实施例中，还需要说明的是，所述仿真系统3包括数据接收单元21、模型调用单元32、仿真单元33和数据发送单元34，所述数据接收单元21与模型调用单元32连接，所述模型调用单元32与所述仿真单元33连接，所述仿真单元33与所述数据发送单元34连接，其中：
56.模型调用单元32，用于接收数据接收单元21发送的处理数据，根据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将处理数据和仿真模型发送给仿真单元33；
57.仿真单元33，用于接收模型调用单元32发送的处理数据和仿真模型，将处理数据输入仿真模型中，计算得到仿真结果。
58.进一步需要说明的是，所述仿真系统3还包括有模型库35，所述模型库35用于接收并存储用户输入的仿真模型。
59.在本发明又一实施例中，还包括有数据库4，所述数据库4与数据传输模块2、仿真模块3连接，用于接收数据传输模块2发送的处理数据以及接收仿真系统3发送的仿真结果，将处理数据和对应的仿真结果进行存储。
60.请参阅图4，本实施例与实施例1的不同之处在于：
61.还包括有云管理平台5，所述云管理平台5与能源管理系统1、仿真模块3以及数据库4连接；
62.所述云管理平台5包括有无线收发单元51、监控单元52、显示单元53和调度单元54，所述无线收发单元51与监控单元52连接，监控单元52分别与显示单元52、调度单元54连接。
63.实施例3
64.一种综合能源系统的动态仿真方法，包括以下步骤：
65.s001、采集得到能源系统数据，对该能源系统数据进行数据处理，得到处理数据；
66.s002、依据处理数据的类型和数量调用仿真模型，将该处理数据输入仿真模块，计算得到仿真结果；
67.s003、显示仿真结果，依据仿真结果向能源管理系统发送调度指令。
68.以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。