CN110781598B - 一种区域综合能源***运行状态计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区域综合能源***运行状态计算方法，所述方法包括，建立以下计算模型：建筑热负荷模型、热力管道模型、耦合设备模型、电力***模型、热电联产机组模型、地源热泵机组模型；基于上述模型，依次获取负荷节点热功率、热力***的运行状态结果、热电联产机组模型运行状态结果、地源热泵机组模型的运行状态结果及节点的电功率，最终获取区域综合能源***的运行状态。本发明的计算方法可以用于分析区域综合能源***的运行状态，并可同时计算各种并网能源设备的内部运行状态，为研究***和设备特性、制定相应的运行控制策略提供数据基础。

Description

一种区域综合能源***运行状态计算方法

技术领域

本发明属于综合能源调控领域，特别涉及一种区域综合能源***运行状态计算方法。

背景技术

目前，区域综合能源***日益成为能源形态发展的新趋势，区域综合能源***提供的能源形式包括冷、热、电，对这些混合能量流的状态分析是了解区域综合能源***运行特性和实时运行状态、制定***运行控制策略的重要基础。但传统的状态估计方法主要面向单种能源形式。近些年来，多能流耦合***的状态估计已经成为一个研究热点，众多研究人员开展了相关工作。现有技术的不足之处主要是多数研究工作侧重考虑能流平衡，仅仅考虑了设备的外特性，利用大量的经验数据建模，导致多能流综合能源***的状态估计结果误差较大。同时，一些重要的设备参数不能通过基于简化模型的状态估计方法获得。

随着现在电力物联网概念的提出和试点工程的不断推进，区域综合能源***将作为智慧能源终端接入泛在电力物联网，并通过综合能源管理实现各种能流的优化控制、发掘能源***潜力和保证能源***安全经济运行。同时，区域综合能源***能够响应泛在电力物联网的调度指令，向上级电网提供辅助服务，并能够灵活地参与电力市场交易。由此可见，推进区域综合能源***建设意义重大，如何实现对区域综合能源***的运行状态进行分析评估进行越来越成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种区域综合能源***运行状态计算方法，通过该方法能够高效地获取所述区域综合能源***的运行状态。

本发明的目的在于提供一种区域综合能源***运行状态计算方法，所述方法包括，

建立以下计算模型：

建筑热负荷模型、热力管道模型、耦合设备模型、电力***模型、热电联产机组模型、地源热泵机组模型；

基于所述建筑热负荷模型，获取热力***中负荷节点热功率；

基于所述热力管道模型，利用牛顿拉夫逊法计算热力***的运行状态结果；

根据所述热力***的运行状态结果，利用牛顿拉夫逊法迭代计算热电联产机组模型与地源热泵机组模型的运行状态结果；

根据热电联产机组模型运行状态结果、地源热泵机组模型的运行状态结果、热力***的运行状态结果以及负荷节点热功率，在所述耦合设备模型下，计算热力***中节点的电功率；

基于电力***模型与所述节点的电功率，获取区域综合能源***的运行状态。

进一步，所述热电联产机组模型包括压气机模型、中冷器模型、涡轮模型、涡轮增压器模型、气缸模型、余热换热器模型、蓄水箱模型及余热锅炉模型，其中，

所述压气机模型为：

p₁＝p₀π_c

其中，T₀和T₁分别表示压气机进口温度和出口温度，单位为℃；η_c表示压气机效率；π_c表示压气机压比；k为空气绝热指数；p₀和p₁分别表示压气机进口压力和出口压力，单位为MPa；P_qtc表示压气机消耗的功率，单位为W；D_a表示压气机空气流量，单位为kg/s；R表示气体常数；

所述中冷器模型为：

T₂＝T₁(1-φ₁)+φ₁T_w

T_c0＝K₁T_w+K₂T₁

D_c0＝K₃D_a

其中，T₁表示压气机的出口温度，T₂表示中冷器出口空气温度，单位为℃；T_w表示中冷器中冷却水进口温度，单位为℃；φ₁为中冷器冷却效率；T_c0表示中冷器中冷却水出口温度，单位为℃；D_c0表示中冷器中冷却水流量，单位为kg/s；D_a表示压气机空气流量，K₁为中冷器中与冷却水进口温度相应的换热系数，K₂均为中冷器中与压气机出口温度相应的换热系数，K₃为中冷器的流量比例；

所述涡轮模型为：

其中，T_t和T_t1分别表示涡轮入口烟气温度和出口烟气温度，单位为℃；η_t表示涡轮效率；π_t表示涡轮膨胀比；k为空气绝热指数；R表示气体常数；P_ttc表示涡轮输出扭矩，单位为W；D_a表示压气机空气流量；D_f表示压天然气流量，单位为kg/s；

所述涡轮增压器模型为：

P_ttcη_tc-P_qtc-10³×P_m＝0

其中，η_tc表示涡轮增压器机械效率；P_m表示热电联产机组对外输出的功率，单位为kW；P_ttc表示涡轮输出扭矩；P_qtc表示压气机消耗的功率；

所述气缸模型为：

D_fH_u×10³+D_ac_paT₂-P_m×10³-(D_a+D_f)c_pgT_t-Q_w×10³＝0

Q_w-τ_wD_fH_u＝0

Q_w×10³-D_mgc_w(T_g1-T_g0)＝0

其中，H_u表示天然气低位热值，单位为kJ/kg；c_pa和c_pg分别表示空气和烟气的定压比热容，单位为J/(kg·℃)；Q_w表示单位时间气缸中缸套水带走的热量，单位为kW；τ_w表示缸套水吸热效率；D_mg表示缸套水流量，单位为kg/s；c_w表示缸套水的比热容，单位为J/(kg·℃)；T_g0和T_g1分别表示缸套水进口和出口温度，单位为℃；k_mg表示气缸传热系数，单位为W/(m²·℃)；A_mg表示缸套水换热壁面积，单位为m²；T_mg表示缸套水换热壁温度，单位为℃；D_f表示压天然气流量；D_a表示压气机空气流量；P_m表示热电联产机组对外输出的功率；T_t表示涡轮入口烟气温度；

所述余热换热器模型为：

D_mgc_p1(T_g1-T_g0)-D_c1c_p2(T_h0-T_c1)＝0

其中，c_p1和c_p2分别表示热水和冷水的定压比热容，单位为J/(kg·℃)；K_e1和K_e2分别表示热水侧和冷水侧的传热系数，单位为W/(m²·℃)；A₁和A₂分别表示壳程和管程的换热面积，单位为m₂；T_hp表示换热壁的平均温度，单位为℃；D_c1表示冷水箱出口水流量，单位为kg/s；T_h0和T_c1分别表示冷水箱出口和进口温度，单位为℃；T_g0和T_g1分别表示缸套水进口和出口温度；D_mg表示缸套水流量；

所述蓄水箱模型为：

其中，Q_ch2表示蓄水箱的热损失，单位为W；λ_c表示蓄水箱的导热系数，单位为W/(m·℃)；h_c表示蓄水箱的高度，单位为m；d_c1和d_c2分别表示蓄水箱的内、外直径，单位为m；T_c2表示蓄水箱出口水温度，单位为℃；δ_c表示蓄水箱保温层厚度，单位为m；D_out表示外部供水流量，单位为kg/s；T_out为外部供水温度，单位为℃；T₀表示压气机进口温度；T_h0表示冷水箱出口温度；D_c1表示冷水箱出口水流量；c_w表示缸套水的比热容；

所述余热锅炉模型为：

φ₂(D_a+D_f)c_pg(T_t1-T_t2)-Q₁×10³＝0

Q₁×10³+D_c1c_p2T_c2-D_c1c_p2T_p＝0

其中，T_t2表示余热锅炉出口烟气温度，单位为℃；φ₂为余热锅炉热效率；Q₁为烟气与金属之间的总换热量，单位为kW；K_y1和K_y2表示传热系数，单位为W/(m²·℃)；A_h表示换热面积，单位为m²；T_m表示金属温度，单位为℃；T_p表示余热锅炉蒸汽出口温度，单位为℃。

进一步，所述地源热泵机组模型包括埋地换热器、蒸发器模型、冷凝器模型及压缩机模型，其中，

所述埋地换热器为：

G_ec_wT_ew1-G_ec_wT_ew2-G_rh₁+G_rh₄＝0

其中，T_ew1和T_ew2分别表示蒸发器进口与出口冷冻水温度，单位为℃；K_d表示土壤的传热系数，单位为kW/(m²·℃)；F_d表示土壤的换热面积，单位为m²；G_e表示蒸发器侧冷冻水的质量流量，单位为kg/s；T_w表示埋管井壁温度，单位为℃；G_r表示蒸发器内制冷剂质量流量，单位为kg/s；h₁和h₄分别表示蒸发器出口和进口制冷剂焓，单位为kJ/kg；K_e表示蒸发器传热系数，单位为kW/(m²·℃)；F_e表示蒸发器传热面积，单位为m²；T_e表示蒸发器的蒸发温度，单位为℃；

所述蒸发器模型为：

h₁+6.5323×10^-5T_e ³-0.0011T_e ²-0.3897T_e-621.9697＝0

v_d-e^-1.2013×10⁶T_e ³+1.3666×10^-4T_e ²-0.0313T_e-3.0703＝0

其中，v_d表示制冷剂的比容，单位为m³/kg；p_e为蒸发器中制冷剂温度为T_e时的饱和压力，单位为Pa；

所述冷凝器模型为：

G_cc_wT_cw2-G_rh₂+G_rh₄-G_cc_wT_cw1＝0

h₄-1.3587T_c-418.2381＝0

其中，G_c表示冷凝器中冷却水的质量流量，单位为kg/s；T_cw1和T_cw2分别表示冷凝器进口、出口冷冻水温度，单位为℃；K_c表示冷凝器传热系数，单位为kW/(m²·℃)；F_c表示冷凝器传热面积，单位为m²；T_c表示冷凝器中的冷凝温度，单位为℃；

所述压缩机模型为：

η_e-0.0065ε³+0.0901ε²-0.384ε-0.321＝0

η_v-0.0039ε²+0.058ε-0.9662＝0

其中，p_c表示冷凝器内的压力，单位为Pa；ε表示压缩机压缩比；η_e表示压缩机效率；η_v表示压缩机的容积效率；V_c表示压缩机的排气量，单位为m³；h₂表示冷凝器进口焓；Z₁和Z₂分别表示压缩机进口和出口气体的压缩系数。

进一步，所述建筑热负荷模型为：

K_is-1,wT_is,w+K_1-os,wT_os,w-(K_is-1,w+K_1-os,w)T_1,w＝0

(h_0,w+K_1-os,w)T_os,w-K_1-os,wT_1,w-h_0,wT₀-q_solar＝0

K_is-1,wT_1,w-(h_i+K_is-1,w)T_is,w+h_iT_i＝0

K_is-1,rT_is,r+K_1-os,rT_os,r-(K_is-1,r+K_1-os,r)T_1,r＝0

(h_0,r+K_1-os,r)T_os,r-K_1-os,rT_1,r-h_0,rT₀-q_solar＝0

K_is-1,rT_1,r-(h_i+K_is-1,r)T_is,r+h_iT_i＝0

K_is-1,fT_is,f+K_1-os,fT_os,f-(K_is-1,f+K_1-os,f)T_1,f＝0

(h_0,f+K_1-os,f)T_os,f-K_1-os,fT_1,f-h_0,fT₀-q_solar＝0

K_is-1,fT_1,f-(h_i+K_is-1,f)T_is,f+h_iT_i＝0

-h_iT_i(A_w+A_r+A_f)＝0

q_h-q_z+A_gq_solar＝0

其中，K_is-1,w、K_is-1,r和K_is-1,f分别表示墙体、屋顶和地板与屋内空气的传热系数，单位为kW/(m²·℃)；K_1-os,w、K_1-os,r和K_1-os,f表示墙体、屋顶和地板与外表面传热系数，单位为kW/(m²·℃)；T_is,w、T_is,r和T_is,f分别表示墙体、屋顶和地板内表面温度，单位为℃；T_os,w、T_os,r和T_os,f分别表示墙体、屋顶和地板外表面温度，单位为℃；T_1,w、T_1,r和T_1,f分别表示墙体、屋顶和地板内部温度，单位为℃；h_0,w、h_0,r和h_0,f分别表示墙体、屋顶和地板外表面与室外空气对流换热系数，单位为kW/(m²·℃)；q_solar表示日照强度，单位为kW/m²；T_i表示室内温度；h_i表示墙体、屋顶和地板内表面与室内空气对流换热系数，单位为kW/(m²·℃)；q_z表示建筑耗热量，单位为kW；A_w、A_r、A_f和A_g分别表示墙体、屋顶、地板和玻璃面积，单位为m²；n_k表示建筑换气次数，单位为次/h；V_i表示建筑体积，单位为m³；ρ_i表示室内空气密度，单位为kg/m³；c_pi表示室内空气比热容，单位为kJ/(kg·℃)；K_g表示玻璃材料传热系数，单位为kW/(m²·℃)；q_h表示供热***末端装置供热量，单位为kW。

进一步，所述热力管道模型包括水力模型与热力模型，其中，

所述水力模型为：

AM-Q＝0

B_fΔH＝0

其中，A表示热网的关联矩阵；B_f表示热网的回路矩阵；M表示热网中的流量列向量；Q表示节点注入流量列向量；ΔH表示压差列向量；Z表示节点高度差列向量；H_P表示水泵压头列向量；H_v表示阀门处压力损失列向量；F表示管道阻力系数列向量；L表示管道长度列向量；D表示管道直径列向量；S表示管道横截面积列向量；表示流体的平均密度；

水力模型中阀门的压差满足：

其中，p_in和p_out分别表示阀门入口和阀门出口的压力，单位为MPa；ξ表示阀门开度；d表示管道直径，单位为m；ρ表示工作流体的密度，单位为kg/m³；m表示工作流体的流量，单位为kg/s；

水力模型中泵扬程满足：

h_p＝p_out.p-p_in.p＝a₂m²+a₁m+a₀

其中，p_in.p和p_out.p分别表示泵入口和出口压力，单位为MPa；n表示泵实际转速，单位为r/min；n₀表示泵额定转速，单位为r/min；a_i表示泵多项式拟合系数，a_i0表示额定工况下多项式拟合系数，i为整数；m表示工作流体的流量。

所述热力模型为：

T_e-T_a-E(A_d ^TT_n-T_a)＝0

C_pA_udiag(M)T_e-C_pA_ddiag(M)A_d ^TT_n-Q_J＝0

其中，A_u和A_d分别表示上、下三角关联矩阵；T_e表示管道末端处的温度向量；T_n表示节点温度列向量；T_a表示环境温度列向量；E表示温度衰减系数对角矩阵；M表示热网中的流量列向量；C_p表示热力管网节点处流体的比热容列向量；Q_J表示节点处热负荷列向量。

进一步，所述方法还包括对所述热力模型进行求解时，指定出热力***中节点温度的值或指定出热力***中单个节点的热功率的值，具体包括：

当所述热力***节点为非源非负荷节点时：单个节点的热功率满足Q_J＝0；

当所述热力***节点为非源负荷节点时：Q_J＝Q_h；

当所述热力***节点为定温节点时，所述节点温度为指定值。

进一步，所述耦合设备模型包括：热电联产机组耦合接口模型、地源热泵机组能耗模型、空调风机盘管、水泵；其中，

所述热电联产机组耦合接口模型对应电力***中的电源节点；

所述地源热泵机组能耗模型、空调风机盘管、水泵对应电力***中的电负荷节点。

进一步，所述计算热力***中节点的电功率以及基于电力***模型与所述节点的电功率，获取区域综合能源***的运行状态具体包括：

对所述热电联产机组耦合接口模型进行热力***与电力***联合计算，其中，

根据热力潮流计算，获取所述热电联产机组耦合接口模型的对外输出功率P_m；

将所述对外输出功率P_m与第一比例系数相乘，计算得出热电联产机组耦合接口在电力***中对应电源节点的电功率P_e；

对所述地源热泵机组能耗模型进行热力***与电力***联合计算，其中，

根据热力潮流计算，获取地源热泵机组能耗模型中所述压缩机的输出功率；

将所述压缩机的输出功率与第二比例系数相乘，计算得出地源热泵机组能耗模型在电力***中对应负荷节点的电功率Pl；

对所述水泵进行热力***与电力***联合计算，其中，

获取所述水泵的能耗P，其中，

其中，P表示水泵能耗，单位为kW；G表示质量流量，单位为kg/s；g表示重力加速度，数值为9.8N/kg；H表示扬程，单位为Pa；η表示水泵效率，是流量G的二次函数，记为η＝k₂G²+k₁G+k₀，k₂、k₁、k₀为拟合系数；

基于所述水泵能耗P，计算得出水泵的电机功率为P_e(kW)，其中，

对所述空调风机盘管进行热力***与电力***联合计算，其中，

根据空调风机盘管的换热量q_h乘以第三比例系数，计算得出空调风机盘的电负荷量P_L。

进一步，所述电力***模型为：

i,j＝1,2,…,n

其中，P_i和Q_i分别表示电力线路节点i处的有功功率和无功功率；G_ij和B_ij分别表示节点i与节点j的电导矩阵和电纳矩阵；θ_ij表示节点i与节点j的相角差；V_i和V_j分别表示节点i和节点j处的电压。

本发明提出的计算方法能够促进区域综合能源***安全高效运行，具体表现为：基于区域综合能源***中的一个或对多个模型对运行状态计算显著提高了计算结果的准确性，也能够及时获取综合能源***重要运行参数；借助能源***运行状态计算，能够仿真不同运行策略的实施效果，为区域综合能源***优化运行策略的制定提供数据支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中一种区域综合能源***运行状态计算方法流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例中一种区域综合能源***运行状态计算方法，所述方法包括，首先，建立以下计算模型：建筑热负荷模型、热力管道模型、耦合设备模型、电力***模型、热电联产机组模型、地源热泵机组模型；其次，基于所述建筑热负荷模型，获取热力***中负荷节点热功率；然后，基于所述热力管道模型，利用牛顿拉夫逊法计算热力***的运行状态结果；然后，根据所述热力***的运行状态结果，利用牛顿拉夫逊法迭代计算热电联产机组模型与地源热泵机组模型的运行状态结果；然后，根据热电联产机组模型运行状态结果、地源热泵机组模型的运行状态结果、热力***的运行状态结果以及负荷节点热功率，在所述耦合设备模型下，计算热力***中节点的电功率；最后，基于电力***模型与所述节点的电功率，获取区域综合能源***的运行状态。采用上述计算方法显著提高了区域综合能源***运行状态计算结果的准确性，也能够及时获取综合能源***重要运行参数；借助能源***运行状态计算，能够进一步仿真不同运行策略的实施效果，为区域综合能源***优化运行策略的制定提供了数据支撑。

具体的，(1)所述热电联产机组模型具体包括：

(1-1)压气机模型：

p₁＝p₀π_c

其中，T₀和T₁分别表示压气机进口温度和出口温度，单位为℃；η_c表示压气机效率；π_c表示压气机压比；k为空气绝热指数；p₀和p₁分别表示压气机进口压力和出口压力，单位为MPa；P_qtc表示压气机消耗的功率，单位为W；D_a表示压气机空气流量，单位为kg/s；R表示气体常数。

(1-2)中冷器模型：

T₂＝T₁(1-φ₁)+φ₁T_w

T_c0＝K₁T_w+K₂T₁

D_c0＝K₃D_a

其中，T₁表示压气机的出口温度，T₂表示中冷器出口空气温度，单位为℃；T_w表示中冷器中冷却水进口温度，单位为℃；φ₁为中冷器冷却效率；T_c0表示中冷器中冷却水出口温度，单位为℃；D_c0表示中冷器中冷却水流量，单位为kg/s；D_a表示压气机空气流量，K₁为中冷器中与冷却水进口温度相应的换热系数，K₂均为中冷器中与压气机出口温度相应的换热系数，K₃为中冷器的流量比例。

(1-3)涡轮模型：

其中，T_t和T_t1分别表示涡轮入口烟气温度和出口烟气温度，单位为℃；η_t表示涡轮效率；π_t表示涡轮膨胀比；k为空气绝热指数；R表示气体常数；P_ttc表示涡轮输出扭矩，单位为W；D_a表示压气机空气流量；D_f表示压天然气流量，单位为kg/s。

(1-4)涡轮增压器模型：

P_ttcη_tc-P_qtc-10³×P_m＝0

其中，η_tc表示涡轮增压器机械效率；P_m表示热电联产机组对外输出的功率，单位为kW；P_ttc表示涡轮输出扭矩；P_qtc表示压气机消耗的功率。

(1-5)气缸模型：

D_fH_u×10³+D_ac_paT₂-P_m×10³-(D_a+D_f)c_pgT_t-Q_w×10³＝0

Q_w-τ_wD_fH_u＝0

Q_w×10³-D_mgc_w(T_g1-T_g0)＝0

其中，H_u表示天然气低位热值，单位为kJ/kg；c_pa和c_pg分别表示空气和烟气的定压比热容，单位为J/(kg·℃)；Q_w表示单位时间气缸中缸套水带走的热量，单位为kW；τ_w表示缸套水吸热效率；D_mg表示缸套水流量，单位为kg/s；c_w表示缸套水的比热容，单位为J/(kg·℃)；T_g0和T_g1分别表示缸套水进口和出口温度，单位为℃；k_mg表示气缸传热系数，单位为W/(m²·℃)；A_mg表示缸套水换热壁面积，单位为m²；T_mg表示缸套水换热壁温度，单位为℃；D_f表示压天然气流量；D_a表示压气机空气流量；P_m表示热电联产机组对外输出的功率；T_t表示涡轮入口烟气温度。

(1-6)余热换热器模型：

D_mgc_p1(T_g1-T_g0)-D_c1c_p2(T_h0-T_c1)＝0

其中，c_p1和c_p2分别表示热水和冷水的定压比热容，单位为J/(kg·℃)；K_e1和K_e2分别表示热水侧和冷水侧的传热系数，单位为W/(m²·℃)；A₁和A₂分别表示壳程和管程的换热面积，单位为m₂；T_hp表示换热壁的平均温度，单位为℃；D_c1表示冷水箱出口水流量，单位为kg/s；T_h0和T_c1分别表示冷水箱出口和进口温度，单位为℃；T_g0和T_g1分别表示缸套水进口和出口温度；D_mg表示缸套水流量。

(1-7)蓄水箱模型：

其中，Q_ch2表示蓄水箱的热损失，单位为W；λ_c表示蓄水箱的导热系数，单位为W/(m·℃)；h_c表示蓄水箱的高度，单位为m；d_c1和d_c2分别表示蓄水箱的内、外直径，单位为m；T_c2表示蓄水箱出口水温度，单位为℃；δ_c表示蓄水箱保温层厚度，单位为m；D_out表示外部供水流量，单位为kg/s；T_out为外部供水温度，单位为℃；T₀表示压气机进口温度；T_h0表示冷水箱出口温度；D_c1表示冷水箱出口水流量；c_w表示缸套水的比热容。

(1-8)余热锅炉模型：

φ₂(D_a+D_f)c_pg(T_t1-T_t2)-Q₁×10³＝0

Q₁×10³+D_c1c_p2T_c2-D_c1c_p2T_p＝0

其中，T_t2表示余热锅炉出口烟气温度，单位为℃；φ₂为余热锅炉热效率；Q₁为烟气与金属之间的总换热量，单位为kW；K_y1和K_y2表示传热系数，单位为W/(m²·℃)；A_h表示换热面积，单位为m²；T_m表示金属温度，单位为℃；T_p表示余热锅炉蒸汽出口温度，单位为℃。

本实施例中，(1-1)-(1-8)所涉及的模型方程中，待定的状态参数为T₁、T₂、P_qtc、D_c0、T_c0、T_t、T_t1、P_ttc、P_m、D_f、Q_w、T_g1、T_g0、T_mg、T_hp、T_h0、T_c2、Q_ch2、Q₁、T_t2和T_m。

(2)所述地源热泵机组模型具体包括：

(2-1)埋地换热器：

G_ec_wT_ew1-G_ec_wT_ew2-G_rh₁+G_rh₄＝0

其中，T_ew1和T_ew2分别表示蒸发器进口与出口冷冻水温度，单位为℃；K_d表示土壤的传热系数，单位为kW/(m²·℃)；F_d表示土壤的换热面积，单位为m²；G_e表示蒸发器侧冷冻水的质量流量，单位为kg/s；T_w表示埋管井壁温度，单位为℃；G_r表示蒸发器内制冷剂质量流量，单位为kg/s；h₁和h₄分别表示蒸发器出口和进口制冷剂焓，单位为kJ/kg；K_e表示蒸发器传热系数，单位为kW/(m²·℃)；F_e表示蒸发器传热面积，单位为m²；T_e表示蒸发器的蒸发温度，单位为℃。

(2-2)蒸发器模型：

h₁+6.5323×10^-5T_e ³-0.0011T_e ²-0.3897T_e-621.9697＝0

v_d-e^-1.2013×10⁶T_e ³+1.3666×10^-4T_e ²-0.0313T_e-3.0703＝0

其中，v_d表示制冷剂的比容，单位为m³/kg；p_e为蒸发器中制冷剂温度为T_e时的饱和压力，单位为Pa。

(2-3)冷凝器模型：

G_cc_wT_cw2-G_rh₂+G_rh₄-G_cc_wT_cw1＝0

h₄-1.3587T_c-418.2381＝0

其中，G_c表示冷凝器中冷却水的质量流量，单位为kg/s；T_cw1和T_cw2分别表示冷凝器进口、出口冷冻水温度，单位为℃；K_c表示冷凝器传热系数，单位为kW/(m²·℃)；F_c表示冷凝器传热面积，单位为m²；T_c表示冷凝器中的冷凝温度，单位为℃。

(2-4)压缩机模型：

η_e-0.0065ε³+0.0901ε²-0.384ε-0.321＝0

η_v-0.0039ε²+0.058ε-0.9662＝0

其中，p_c表示冷凝器内的压力，单位为Pa；ε表示压缩机压缩比；η_e表示压缩机效率；η_v表示压缩机的容积效率；V_c表示压缩机的排气量，单位为m³；h₂表示冷凝器进口焓；Z₁和Z₂分别表示压缩机进口和出口气体的压缩系数。

本实施例中，(2-1)-(2-4)所涉及的模型方程中，待定的状态参数为T_ew1、T_ew2、h₁、h₄、G_r、T_e、ν_d、p_e、G_e、h₂、T_c、p_c、ε、η_e和η_v。

本实施例中，所述电联产机组模型运行状态结果与地源热泵机组模型的运行状态结果至少包括模型中任一节点的温度和流经节点的流量。

(3)所述建筑热负荷模型：

K_is-1,wT_is,w+K_1-os,wT_os,w-(K_is-1,w+K_1-os,w)T_1,w＝0

(h_0,w+K_1-os,w)T_os,w-K_1-os,wT_1,w-h_0,wT₀-q_solar＝0

K_is-1,wT_1,w-(h_i+K_is-1,w)T_is,w+h_iT_i＝0

K_is-1,rT_is,r+K_1-os,rT_os,r-(K_is-1,r+K_1-os,r)T_1,r＝0

(h_0,r+K_1-os,r)T_os,r-K_1-os,rT_1,r-h_0,rT₀-q_solar＝0

K_is-1,rT_1,r-(h_i+K_is-1,)T_is,r+h_iT_i＝0

K_is-1,fT_is,f+K_1-os,fT_os,f-(K_is-1,f+K_1-os,f)T_1,f＝0

(h_0,f+K_1-os,f)T_os,f-K_1-os,fT_1,f-h_0,fT₀-q_solar＝0

K_is-1,fT_1,f-(h_i+K_is-1,f)T_is,f+h_iT_i＝0

-h_iT_i(A_w+A_r+A_f)＝0

qh-q_z+A_gq_solar＝0

其中，K_is-1,w、K_is-1,r和K_is-1,f分别表示墙体、屋顶和地板与屋内空气的传热系数，单位为kW/(m²·℃)；K_1-os,w、K_1-os,r和K_1-os,f表示墙体、屋顶和地板与外表面传热系数，单位为kW/(m²·℃)；T_is,w、T_is,r和T_is,f分别表示墙体、屋顶和地板内表面温度，单位为℃；T_os,w、T_os,r和T_os,f分别表示墙体、屋顶和地板外表面温度，单位为℃；T_1,w、T_1,r和T_1,f分别表示墙体、屋顶和地板内部温度，单位为℃；h_0,w、h_0,r和h_0,f分别表示墙体、屋顶和地板外表面与室外空气对流换热系数，单位为kW/(m²·℃)；q_solar表示日照强度，单位为kW/m²；T_i表示室内温度；h_i表示墙体、屋顶和地板内表面与室内空气对流换热系数，单位为kW/(m²·℃)；q_z表示建筑耗热量，单位为kW；A_w、A_r、A_f和A_g分别表示墙体、屋顶、地板和玻璃面积，单位为m²；n_k表示建筑换气次数，单位为次/h；V_i表示建筑体积，单位为m³；ρ_i表示室内空气密度，单位为kg/m³；c_pi表示室内空气比热容，单位为kJ/(kg·℃)；K_g表示玻璃材料传热系数，单位为kW/(m²·℃)；q_h表示供热***末端装置供热量(即热力***中负荷节点热功率)，单位为kW。

本实施例中，建筑热负荷模型中的待定的状态参数为T_1,w、T_os,w、T_is,w、T_1,r、T_os,r、T_is,r、T_1,f、T_os,f、T_is,f、q_z和q_h。

需要说明的是：所述建筑热负荷模型中的i起标记作用，表示内侧或室内，is表示内表面，os表示外表面。

(4)所述热力管道模型具体包括：

(4-1)水力模型：

AM-Q＝0

B_fΔH＝0

其中，A表示热网的关联矩阵；B_f表示热网的回路矩阵；M表示热网中的流量列向量；Q表示节点注入流量列向量；ΔH表示压差列向量；Z表示节点高度差列向量；H_P表示水泵压头列向量；H_v表示阀门处压力损失列向量；F表示管道阻力系数列向量；L表示管道长度列向量；D表示管道直径列向量；S表示管道横截面积列向量；表示流体的平均密度。

进一步，所述水力模型中阀门压差公式为：

其中，p_in和p_out分别表示阀门入口和阀门出口的压力，单位为MPa；ξ表示阀门开度；d表示管道直径，单位为m；ρ表示工作流体的密度，单位为kg/m³；m表示工作流体的流量，单位为kg/s；

进一步，所述水力模型中泵扬程公式为：

h_p＝p_out.p-p_in.p＝a₂m²+a₁m+a₀

其中，p_in.p和p_out.p分别表示泵入口和出口压力，单位为MPa；n表示泵实际转速，单位为r/min；n₀表示泵额定转速，单位为r/min；a_i表示泵多项式拟合系数，a_i0表示额定工况下多项式拟合系数，i为整数；m表示工作流体的流量。

(4-2)热力模型为：

T_e-T_a-E(A_d ^TT_n-T_a)＝0

C_pA_udiag(M)T_e-C_pA_ddiag(M)A_d ^TT_n-Q_J＝0

其中，A_u和A_d分别表示上、下三角关联矩阵，即热力管网节点-支路的关联矩阵；T_e表示管道末端处的温度向量；T_n表示节点温度列向量；T_a表示环境温度列向量；E表示温度衰减系数对角矩阵；M表示热网中的流量列向量；C_p表示热力***节点处流体的比热容列向量；Q_J表示节点处热负荷列向量；

本实施例中，在求解所述热力模型时，上述热力模型方程个数是B+N个(B为管道数，N为节点数)，而未知状态量T_e、T_n、Q_j是B+2N个，从而对于热力管网中节点温度和热功率需要指定一个值才能够对上述热力模型进行求解，其中在指定时，充分考虑了热力管网节点的属性，具体的，

当所述热力管网节点为非源非负荷节点时：单个节点的热功率满足Q_J＝0；

当所述热力管网节点为非源负荷节点时：Q_J＝Q_h，即节点处的热负荷值；

当所述热力管网节点为源节点时：通过地源热泵机组模型计算得到冷凝器出口冷冻水温度T_cw2，所述T_cw2此时为单个节点的温度。更具体地，本发明实施例中，热力管网为热力管道，热力管网在计算T_cw2时，首先根据热力管道模型中的水力模型计算得到的地源热泵机组模型中的G_r和指定的回水温度T_cw1(也作冷凝器进口冷冻水温度)，再进一步通过地源热泵机组模型计算得到T_cw2(供热管道首端温度)，作为定温节点参与计算。进一步，需要说明的是，热力模型针对的是热力管道(管网)的精细模型，从而在整个***中，所述冷凝器出口与供热管道首端对应连接，从而冷凝器出口温度等于供热管道首端温度。

本实施例中，所述热力***的运行状态结果包括热力***中各节点的热功率/温度以及各管道的流量、首末端温度和压差等。

(5)所述耦合设备模型具体的包括热电联产机组耦合接口模型、地源热泵机组能耗模型、空调风机盘管、水泵。

在耦合热备模型中，所述热电联产机组耦合接口模型对应电力***中的电源节点；所述地源热泵机组能耗模型、空调风机盘管、水泵对应电力***中的电负荷节点。本实施例中，通过建立耦合设备模型将热力***与电力***联合计算，且热电耦合计算一般遵循以热定电的原则，即先根据热网潮流计算耦合设备的电功率，再对应到电力***中计算出对应节点的有功功率值，之后完成电力***潮流计算。具体的：

(5-1)热电联产机组耦合接口模型：

通过热力潮流计算可以得到热电联产机组耦合接口模型的对外输出功率P_m，即原动机机械功率，乘以第一比例系数得到电力***中对应电源点的电功率P_e值。其中，所述第一比例系数为热电联产机组耦合接口设备在热力***中的输出功率与在电力***中的电功率的比值，该比值为已知值。进一步需要说明的是：热电联产机组耦合接口模型与热电联产机组模型都是以热电联产机组为基础，其中，热电联产机组模型为热电联机组的热力细化模型，电联产机组耦合接口模型为热电联机组在耦合设备中耦合接口部分的模型，从而电联产机组耦合接口模型与热电联产机组模型的输出功率一致。

(5-2)地源热泵机组能耗模型

地源热泵机组能耗模型的耗能主要由热泵机组(即压缩机能耗)、循环泵***、空调、末端设备(风机盘管)、换热器传热能耗构成。其中，热泵机组能耗占40％，空调、循环泵能耗20％，换热器传热能耗20％。

本实施例中，以压缩机的能耗作为地源热泵机组能耗模型的能耗，具体的，根据热力潮流计算得到压缩机的输出功率，即压缩机能耗，乘以第二比例系数得到电力***对应负荷点的电功率Pl值。其中，所述第二比例系数为地源热泵机组能耗模型在热力***中的输出功率与在电力***中的电功率的比值，该比值为已知值。

(5-3)水泵

上式中，P表示水泵能耗，单位为kW；G表示质量流量，单位为kg/s；g表示重力加速度，数值为9.8N/kg；H表示扬程，单位为Pa；η表示水泵效率，是流量G的二次函数，记为η＝k₂G²+k₁G+k₀，k₂、k₁、k₀为拟合系数，通过实验手段得到。水泵电机功率为P_e(kW)，有：

(5-4)空调风机盘管

空调、风机盘管装设于用户处，对于变频空调，可以根据换热量qh乘以第三比例系数计算电负荷量(电动率)P_L。本实施例中，换热器传热损耗不计入电损耗中。所述第三比例系数为空调风机盘管在热力***中的换热量与在电力***中电负荷量的比值，该比值为已知值。

(6)电力***模型：

i,j＝1,2,…,n

上式中，P_i和Q_i分别表示节点i处的有功功率和无功功率；G_ij和B_ij分别表示节点i与节点j的电导矩阵和电纳矩阵；θ_ij表示节点i与节点j的相角差；V_i和V_j分别表示节点i和节点j处的电压。

(7)将以上所有模型方程联立，基于牛顿拉夫逊法迭代进行求解，即可求取区域综合能源***的运行状态。

优选地，主要是针对热力管道模型、电力***模型、耦合设备模型利用牛顿拉夫逊法进行联合迭代计算，计算结果中的一个或多个结果作为热电联产机组、地源热泵机组模型计算迭代的输入值，热电联产机组、地源热泵小模型再次利用牛顿拉夫逊法单独迭代计算，最终得到结果。建筑热负荷模型不需要迭代，是由输入条件根据热负荷模型计算出热负荷功率作为电热联合计算的输入参数之一。进一步具体的：1、根据已知热负荷参数利用热负荷模型计算热负荷节点的热负荷功率值；2、根据热力管道模型，利用牛顿拉夫逊法得到各节点的热功率/温度以及各管道的流量、首末端温度和压差；3、根据热力管道计算结果，将对应热电联产机组模型、地源热泵机组模型节点的相关结果(节点的温度和流经节点的流量)作为输入参数与已知的设备参数一起，利用牛顿拉夫逊法计算热电联产机组、地源热泵机组模型的运行状态；4、根据热网的计算结果，在耦合设备处根据热电耦合关系计算该节点电功率(热电联产机组模型是发电出力，其他是电负荷)；5、根据计算出的节点电功率，利用电力***模型，根据牛顿拉夫逊法或其他电力***潮流算法计算电力***潮流。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种区域综合能源***运行状态计算方法，其特征在于，所述方法包括，

建立以下计算模型：

建筑热负荷模型、热力管道模型、耦合设备模型、电力***模型、热电联产机组模型、地源热泵机组模型；

其中，所述耦合设备模型包括：热电联产机组耦合接口模型、地源热泵机组能耗模型、空调风机盘管、水泵；

基于所述建筑热负荷模型，获取热力***中负荷节点热功率；

基于所述热力管道模型，利用牛顿拉夫逊法计算热力***的运行状态结果；

根据所述热力***的运行状态结果，利用牛顿拉夫逊法迭代计算热电联产机组模型与地源热泵机组模型的运行状态结果；

根据热电联产机组模型运行状态结果、地源热泵机组模型的运行状态结果、热力***的运行状态结果以及负荷节点热功率，在所述耦合设备模型下，计算热力***中节点的电功率；

基于电力***模型与所述节点的电功率，获取区域综合能源***的运行状态；

其中，所述计算热力***中节点的电功率以及基于电力***模型与所述节点的电功率，获取区域综合能源***的运行状态具体包括：

对所述热电联产机组耦合接口模型进行热力***与电力***联合计算；

其中，根据热力潮流计算，获取所述热电联产机组耦合接口模型的对外输出功率P_m；

将所述对外输出功率P_m与第一比例系数相乘，计算得出热电联产机组耦合接口在电力***中对应电源节点的电功率P_e；

对所述地源热泵机组能耗模型进行热力***与电力***联合计算；

其中，根据热力潮流计算，获取地源热泵机组能耗模型中压缩机的输出功率；

将所述压缩机的输出功率与第二比例系数相乘，计算得出地源热泵机组能耗模型在电力***中对应负荷节点的电功率Pl；

对所述水泵进行热力***与电力***联合计算；

其中，获取所述水泵的能耗P，

P表示水泵能耗；G表示质量流量；g表示重力加速度；H表示扬程；η表示水泵效率，是流量G的二次函数，记为η＝k₂G²+k₁G+k₀，k₂、k₁、k₀为拟合系数；

基于所述水泵能耗P，计算得出水泵的电机功率为P_e(kW)，

对所述空调风机盘管进行热力***与电力***联合计算；

其中，根据空调风机盘管的换热量q_h乘以第三比例系数，计算得出空调风机盘的电负荷量P_L。

2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述热电联产机组模型包括压气机模型、中冷器模型、涡轮模型、涡轮增压器模型、气缸模型、余热换热器模型、蓄水箱模型及余热锅炉模型，其中，

所述压气机模型为：

p₁＝p₀π_c

其中，T₀和T₁分别表示压气机进口温度和出口温度；η_c表示压气机效率；π_c表示压气机压比；k为空气绝热指数；p₀和p₁分别表示压气机进口压力和出口压力；P_qtc表示压气机消耗的功率；D_a表示压气机空气流量；R表示气体常数；

所述中冷器模型为：

T₂＝T₁(1-φ₁)+φ₁T_w

T_c0＝K₁T_w+K₂T₁

D_c0＝K₃D_a

其中，T₁表示压气机的出口温度，T₂表示中冷器出口空气温度；T_w表示中冷器中冷却水进口温度；φ₁为中冷器冷却效率；T_c0表示中冷器中冷却水出口温度，单位为℃；D_c0表示中冷器中冷却水流量；D_a表示压气机空气流量，K₁为中冷器中与冷却水进口温度相应的换热系数，K₂均为中冷器中与压气机出口温度相应的换热系数，K₃为中冷器的流量比例；

所述涡轮模型为：

其中，T_t和T_t1分别表示涡轮入口烟气温度和出口烟气温度；η_t表示涡轮效率；π_t表示涡轮膨胀比；k为空气绝热指数；R表示气体常数；P_ttc表示涡轮输出扭矩；D_a表示压气机空气流量；D_f表示压天然气流量；

所述涡轮增压器模型为：

P_ttcη_tc-P_qtc-10³×P_m＝0

其中，η_tc表示涡轮增压器机械效率；P_m表示热电联产机组对外输出的功率；P_ttc表示涡轮输出扭矩；P_qtc表示压气机消耗的功率；

所述气缸模型为：

D_fH_u×10³+D_ac_paT₂-P_m×10³-(D_a+D_f)c_pgT_t-Q_w×10³＝0

Q_w-τ_wD_fH_u＝0

Q_w×10³-D_mgc_w(T_g1-T_g0)＝0

其中，H_u表示天然气低位热值；c_pa和c_pg分别表示空气和烟气的定压比热容；Q_w表示单位时间气缸中缸套水带走的热量；τ_w表示缸套水吸热效率；D_mg表示缸套水流量；c_w表示缸套水的比热容；T_g0和T_g1分别表示缸套水进口和出口温度；k_mg表示气缸传热系数；A_mg表示缸套水换热壁面积；T_mg表示缸套水换热壁温度；D_f表示压天然气流量；D_a表示压气机空气流量；P_m表示热电联产机组对外输出的功率；T_t表示涡轮入口烟气温度；

所述余热换热器模型为：

D_mgc_p1(T_g1-T_g0)-D_c1c_p2(T_h0-T_c1)＝0

其中，c_p1和c_p2分别表示热水和冷水的定压比热容；K_e1和K_e2分别表示热水侧和冷水侧的传热系数；A₁和A₂分别表示壳程和管程的换热面积；T_hp表示换热壁的平均温度；D_c1表示冷水箱出口水流量；T_h0和T_c1分别表示冷水箱出口和进口温度；T_g0和T_g1分别表示缸套水进口和出口温度；D_mg表示缸套水流量；

所述蓄水箱模型为：

其中，Q_ch2表示蓄水箱的热损失；λ_c表示蓄水箱的导热系数；h_c表示蓄水箱的高度；d_c1和d_c2分别表示蓄水箱的内、外直径；T_c2表示蓄水箱出口水温度；δ_c表示蓄水箱保温层厚度；D_out表示外部供水流量；T_out为外部供水温度；T₀表示压气机进口温度；T_h0表示冷水箱出口温度；D_c1表示冷水箱出口水流量；c_w表示缸套水的比热容；

所述余热锅炉模型为：

φ₂(D_a+D_f)c_pg(T_t1-T_t2)-Q₁×10³＝0

Q₁×10³+D_c1c_p2T_c2-D_c1c_p2T_p＝0

其中，T_t2表示余热锅炉出口烟气温度；φ₂为余热锅炉热效率；Q₁为烟气与金属之间的总换热量；K_y1和K_y2表示传热系数；A_h表示换热面积；T_m表示金属温度；T_p表示余热锅炉蒸汽出口温度。

3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述地源热泵机组模型包括埋地换热器、蒸发器模型、冷凝器模型及压缩机模型，其中，

所述埋地换热器为：

G_ec_wT_ew1-G_ec_wT_ew2-G_rh₁+G_rh₄＝0

其中，T_ew1和T_ew2分别表示蒸发器进口与出口冷冻水温度；K_d表示土壤的传热系数；F_d表示土壤的换热面积；G_e表示蒸发器侧冷冻水的质量流量；T_w表示埋管井壁温度；G_r表示蒸发器内制冷剂质量流量；h₁和h₄分别表示蒸发器出口和进口制冷剂焓；K_e表示蒸发器传热系数；F_e表示蒸发器传热面积；T_e表示蒸发器的蒸发温度；

所述蒸发器模型为：

h₁+6.5323×10^-5T_e ³-0.0011T_e ²-0.3897T_e-621.9697＝0

其中，v_d表示制冷剂的比容；p_e为蒸发器中制冷剂温度为T_e时的饱和压力；

所述冷凝器模型为：

G_cc_wT_cw2-G_rh₂+G_rh₄-G_cc_wT_cw1＝0

h₄-1.3587T_c-418.2381＝0

其中，G_c表示冷凝器中冷却水的质量流量；T_cw1和T_cw2分别表示冷凝器进口、出口冷冻水温度；K_c表示冷凝器传热系数；F_c表示冷凝器传热面积；T_c表示冷凝器中的冷凝温度；

所述压缩机模型为：

η_e-0.0065ε³+0.0901ε²-0.384ε-0.321＝0

η_v-0.0039ε²+0.058ε-0.9662＝0

其中，p_c表示冷凝器内的压力；ε表示压缩机压缩比；η_e表示压缩机效率；η_v表示压缩机的容积效率；V_c表示压缩机的排气量；h₂表示冷凝器进口焓；Z₁和Z₂分别表示压缩机进口和出口气体的压缩系数。

4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述建筑热负荷模型为：

K_is-1，wT_is，w+K_1-os，wT_os，w-(K_is-1，w+K_1-os，w)T_1，w＝0

(h_0，w+K_1-os，w)T_os，w-K_1-os，wT_1，w-h_0，wT₀-q_solar＝0

K_is-1，wT_1，w-(h_i+K_is-1，w)T_is，w+h_iT_i＝0

K_is-1，rT_is，r+K_1-os，rT_os，r-(K_is-1，r+K_1-os，r)T_1，r＝0

(h_0，r+K_1-os，r)T_os，r-K_1-os，rT_1，r-h_0，rT₀-q_solar＝0

K_is-1，rT_1，r-(h_i+K_is-1，r)T_is，r+h_iT_i＝0

K_is-1，fT_is，f+K_1-os，fT_os，f-(K_is-1，f+K_1-os，f)T_1，f＝0

(h_0，f+K_1-os，f)T_os，f-K_1-os，fT_1，f-h_0，fT₀-q_solar＝0

K_is-1，fT_1，f-(h_i+K_is-1，f)T_is，f+h_iT_i＝0

q_h-q_z+A_gq_solar＝0

其中，K_is-1，w、K_is-1，r和K_is-1，f分别表示墙体、屋顶和地板与屋内空气的传热系数；K_1-os，w、K_1-os，r和K_1-os，f表示墙体、屋顶和地板与外表面传热系数；T_is，w、T_is，r和T_is，f分别表示墙体、屋顶和地板内表面温度；T_os，w、T_os，r和T_os，f分别表示墙体、屋顶和地板外表面温度；T_1，w、T_1，r和T_1，f分别表示墙体、屋顶和地板内部温度；h_0，w、h_0，r和h_0，f分别表示墙体、屋顶和地板外表面与室外空气对流换热系数；q_solar表示日照强度；T_i表示室内温度；h_i表示墙体、屋顶和地板内表面与室内空气对流换热系数；q_z表示建筑耗热量；A_w、A_r、A_f和A_g分别表示墙体、屋顶、地板和玻璃面积；n_k表示建筑换气次数；V_i表示建筑体积；ρ_i表示室内空气密度；c_pi表示室内空气比热容；K_g表示玻璃材料传热系数；q_h表示供热***末端装置供热量。

5.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述热力管道模型包括水力模型与热力模型，其中，

所述水力模型为：

AM-Q＝0

B_fΔH＝0

其中，A表示热网的关联矩阵；B_f表示热网的回路矩阵；M表示热网中的流量列向量；Q表示节点注入流量列向量；ΔH表示压差列向量；Z表示节点高度差列向量；H_P表示水泵压头列向量；H_v表示阀门处压力损失列向量；F表示管道阻力系数列向量；L表示管道长度列向量；D表示管道直径列向量；S表示管道横截面积列向量；表示流体的平均密度；

水力模型中阀门的压差满足：

其中，p_in和p_out分别表示阀门入口和阀门出口的压力；ξ表示阀门开度；d表示管道直径；ρ表示工作流体的密度；m表示工作流体的流量；

水力模型中泵扬程满足：

h_p＝p_out.p-p_in.p＝a₂m²+a₁m+a₀

其中，p_in.p和p_out.p分别表示泵入口和出口压力；n表示泵实际转速；n₀表示泵额定转速；a_i表示泵多项式拟合系数，a_i0表示额定工况下多项式拟合系数，i为整数；m表示工作流体的流量；

所述热力模型为：

T_e-T_a-E(A_d ^TT_n-T_a)＝0

C_pA_udiag(M)T_e-C_pA_ddiag(M)A_d ^TT_n-Q_J＝0

其中，A_u和A_d分别表示上、下三角关联矩阵；T_e表示管道末端处的温度向量；T_n表示节点温度列向量；T_a表示环境温度列向量；E表示温度衰减系数对角矩阵；M表示热网中的流量列向量；C_p表示热力管网节点处流体的比热容列向量；Q_J表示节点处热负荷列向量。

6.根据权利要求3-5任一所述的计算方法，其特征在于，所述方法还包括对热力模型进行求解时，指定出热力***中节点温度的值或指定出热力***中单个节点的热功率的值，具体包括：

当所述热力***节点为非源非负荷节点时：单个节点的热功率满足Q_J＝0；

当所述热力***节点为非源负荷节点时：Q_J＝Q_h；

当所述热力***节点为定温节点时，所述节点温度为指定值。

7.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，

所述热电联产机组耦合接口模型对应电力***中的电源节点；

所述地源热泵机组能耗模型、空调风机盘管、水泵对应电力***中的电负荷节点。

8.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述电力***模型为：

i，j＝1，2，...，n

其中，P_i和Q_i分别表示电力线路节点i处的有功功率和无功功率；G_ij和B_ij分别表示节点i与节点j的电导矩阵和电纳矩阵；θ_ij表示节点i与节点j的相角差；V_i和V_j分别表示节点i和节点j处的电压。