技术摘要：
一种分布式冷热电联供综合能源系统能量流解耦分析计算方法，包含供冷/热/电网及辅助电气设备、冷热电联供分布式电源、独立的电制冷/热设备，已知综合能源网与外部电网连接点的电压幅值与相角、供电网各节点除电制冷/热设备、供冷/热网辅助电气设备外的其它用电负荷功率  全部
背景技术：
热电联产燃气轮机、燃料电池等分布式电源，结合热泵空调、吸收式制冷设备、换 热器等余热利用制冷/热装置，含风-光-储的有源微电网逐渐向分布式冷热电联供综合能 源系统方向发展。综合能源系统不仅可以提供电力，而且还可以满足本地的冷/热负荷需 求，能量的梯级利用实现了一次能源的高效转换与利用，提高了能源系统的可靠性，具有很 好的社会、经济和环境效益。冷热电联供综合能源系统在新兴工业园区的能量供应方面得 到了广泛应用，随着系统成本的降低以及南方分布式供热需求的增加，其应用领域将会不 断拓宽。 由于冷/热水或蒸汽远距离传输损耗非常大，因此分布式冷热电联供综合能源系 统的范围通常与传统供配电系统相当，例如：工业园区、社区、校区、小区等。分布式综合能 源系统的能量主要来自外部公共电网和天然气，同时可能具备一定的电能、天然气或冷/热 能储备能力。用户侧的冷/热能既可以由电力直接转换而来，也可以通过燃气轮机、燃料电 池等具备冷热电联供能力的分布式电源的余热利用来获取。随着供冷/热设备成本的逐渐 下降，燃料或电能费用成为供冷/热系统的主要支出，以及部分设备的功能或性能局限性， 用户侧同时安装不同类型供冷/热设备来满足冷/热总需求的现象越来越普遍。不管通过何 种方式满足冷/热负荷需求，用户对于冷/热能量的总需求是相同，若冷热电联产分布式电 源出力增加，则电制冷、电制热所需的电力就减少，反之亦然，即热-电之间存在较强的耦合 关系，且这种耦合关系会对电网的潮流产生较大的影响。 系统的能量流分析可以借鉴热电联合系统的潮流计算方法，目前主要有联合求解 法、热-电系统迭代求解法、解耦求解法三大流派。其中，考虑到分布式电源的接入以及PV节 点的存在，有源微电网或配电网的潮流计算通常推荐采用牛顿-拉夫逊方法，此外，非线性 的热力系统数学模型同样也采用牛顿-拉夫逊方法求解。现有求解方法存在问题主要包括： (1)无论是联合求解还是迭代求解，其算法很复杂、收敛性差、求解速度慢；(2)当电网负载 较大、节点间线路较短时，牛顿-拉夫逊方法可能无法求解；(3)传统的大型热力系统通常采 用“以热定电”模式，其数学模型的求解方法并不适用于综合能源系统，因为冷热电联产的 分布式电源与常规火电机组差异较大，尤其是燃料电池；(4)未考虑冷热电联供分布式电源 与独立电制冷/热设备(例如：空调、热水器)之间存在的耦合关系及分布式供冷/热应用场 景。
技术实现要素：
为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种分布式冷热电联供综合能源系统的 能量流解耦分析计算方法。考虑综合能源系统在冷热电联供分布式电源节点、供冷/热网辅 4 CN 111555285 A 说　明　书 2/4 页 助电气设备和冷热负荷节点存在耦合关系，且冷热电联供分布式电源常采取“以电定热”的 运行方式，根据系统已知参数，设计了冷热电系统之间的解耦求解策略。考虑到综合能源网 接入外部公共电网运行，辐射状的供电网可以考虑采取前推回代法进行潮流计算。经过上 述技术改进，对于常见的分布式冷热电联供综合能源系统，采用本发明所提出的能量流分 析计算方法，更符合实际应用场景需求，而且算法简单易懂、求解速度快。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种分布式冷热电联供综合能源系统的能量流解耦分析计算方法，包括以下步 骤： 步骤S1，基于综合能源系统模型结构，收集已知数据，包括系统参数和部分运行变 量； 步骤S2，分析冷热电联供分布式电源在“以电定热”运行方式下的输出余热功率； 步骤S3，确定供冷/热网各节点的供冷/热功率和辅助电气设备的用电功率； 步骤S4，判断供冷/热网各节点的供冷/热功率是否大于该节点所需的冷/热负荷 总功率，若是，则需要调整冷热电联供分布式电源的运行点后重新进入步骤S2，若否，进入 下一步； 步骤S5，计算尚需由电制冷/热设备来补充的冷热负荷功率，即各节点所需的冷/ 热负荷总功率减去在步骤S3获取的该节点由供冷/热网提供的冷/热功率； 步骤S6，根据步骤S5获取的尚需补充的冷/热负荷功率，确定电制冷/热设备的用 电功率； 步骤S7，计算供电网各节点的用电负荷总功率，用电负荷包含电制冷/热设备、供 冷/热网辅助电气设备以及已知的其它用电负荷； 步骤S8，基于供电网结构及参数，根据已知的与外部电网连接点的电压幅值与相 角、分布式电源的发电功率、经步骤S7补充后确定的各节点的用电负荷总功率，通过潮流计 算确定供电网的各节点电压和线路功率。 进一步，所述步骤S2中，冷热电联供分布式电源在“以电定热”运行方式下的输出 余热功率，既可以通过该分布式电源的详细系统建模分析来求取，也可以采取如下的简化 公式求解，即： ΦDG＝PDGCDG 式中，ΦDG、PDG和CDG分别为该冷热电联供分布式电源的输出余热功率、发电输出功 率和热电比例因子。 再进一步，所述步骤S3中，供冷/热网各节点的供冷/热功率的求解，可以通过供 冷/热网的详细建模来实现，即：根据供冷/热网结构及参数，基于冷热电联供分布式电源对 于余热出口供给温度和返回温度的需求范围，分析计算供冷/热网各节点的供给/返回温度 和管路流量，然后再根据供冷/热网各节点的供给/返回温度和管路流量，计算该节点对应 的供冷/热功率。 再进一步，步骤S6中电制冷/热设备的用电功率的确定，可以采用常规的能效系数 法，即： PEL＝ΦEL/ηEL 式中，PEL、ΦEL和ηEL分别为电制冷/热设备的用电功率、制冷/热输出功率和电热转 5 CN 111555285 A 说　明　书 3/4 页 换效率。 更进一步，所述步骤S8中，通过潮流计算确定供电网的各节点电压和线路功率，当 供电网是辐射状网络且接于外部公共大电网时，采用常规的前推回代法，步骤如下： 步骤S801，设定供电网各节点的电压值初始值； 步骤S802，根据供电网各节点的电压值和负荷总功率，从供电网末端向公共大电 网接入端前推各线路的功率； 步骤S803，根据该供电网接入公共大电网端的电压幅值和相角以及步骤S802中求 取的线路功率，向该供电网末端回代求解各节点的电压值； 步骤S804，判断此次前推回代后收敛指标是否符合要求，若是，则输出各节点电压 和线路功率结果，若否，则返回步骤S802继续迭代计算。 本发明的有益效果主要表现在：本发明针对分布式冷热电联供与独立电制冷/热 设备共同满足用户冷/热需求的应用现状，提出了一种分布式冷热电联供综合能源系统的 能量流解耦分析计算方法。该方法在进行能量流分析时，无须在供电系统和供冷/热系统之 间反复多次迭代计算，按顺序求解供冷/热系统、供电系统即可获得结果。此外，由于冷热电 联供分布式电源采用以电定热的运行方式，且在独立电制冷/热设备的配合下，共同满足用 户的冷/热需求，因此供冷/热系统的求解也大大简化；由于供电系统接入外部公共电网时， 分布式电源通常采用定输出功率的运行模式，结合供冷/热系统的求解获取的耦合电气设 备的用电功率结果，因此供电系统的求解也可以采用常规简单的前推回代法即可。由此可 见，本发明技术方案，回避了已有热-电系统联合求解中供电系统与供冷/热系统之间反复 多次迭代的问题、供电系统和供冷/热系统独立求解时需要采用复杂但并不非常适用的牛 顿-拉夫逊方法的问题。本发明所提出的能量流分析计算方法，更符合实际应用场景需求， 而且算法简单易懂、求解速度快。 附图说明 图1是分布式冷热电联供综合能源系统耦合关系示意图。 图2是分布式冷热电联供综合能源系统能量流分析流程图。