CN112434420B - 用于综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,电力***和各综合能源子***按照各自的仿真步长进行仿真;当综合能源子***结束一个子***仿真步长时,该综合能源子***暂停仿真并与电力***进行数据交互,在完成数据交互之后,再继续进行该综合能源子***下一个仿真步长的仿真;当一个总仿真步长结束时,各综合能源子***暂停仿真并进行数据交互,在完成数据交互之后,各综合能源子***再按照各自的仿真步长进行仿真。本发明解决了混合仿真中时间同步和数据交互的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,属于综合能源***仿真技术领域。
背景技术
综合能源***由社会供能网络和终端综合能源单元***构成,将电力、燃气、供热/供冷、供氢等能源环节与交通、信息等支撑***有机融合,使不同能源之间的协同调度,实现能源高效利用、满足用户多种能源需求、提高社会供能可靠性和安全性。随着新技术、新设备的不断发展和应用,综合能源***的基本架构也在不断进步和衍变,其能够带来的经济、环境和社会效益也将日益明显。
在我国综合能源***理论研究不断深入和试点项目有序落地的背景下,需要开发综合能源***建模与仿真技术。尤其是提供适用于多能互补综合能源***的数字物理混合实时仿真的方法和***,从而为所提出的建模、调控和运营等一系列理论提供全新的模拟手段和试验方法,有效实现综合能源技术的推广应用,指导相关技术人员的培训工作。综合能源***仿真中,需要将多种不同物理机理的能源仿真相结合,构成综合能源混合仿真***,需要解决电力、热力仿真在时间尺度上的差异和不同能源仿真数据交互问题。
目前,没有关于综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互的方法或方案。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种用于综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
本发明提供一种综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,包括:
电力***和各综合能源子***按照各自的仿真步长进行仿真;
当综合能源子***结束一个子***仿真步长时,该综合能源子***以及电力***暂停仿真进行数据交互,在完成数据交互之后,再继续进行该综合能源子***下一个仿真步长的仿真;
当一个总仿真步长结束时,各综合能源子***暂停仿真并与存在连接关系的子***进行数据交互,在完成数据交互之后,各综合能源子***再按照各自的仿真步长进行仿真。
进一步的,所述电力***仿真采用电力***暂态仿真;
所述各综合能源子***仿真由TRNEDIT模块进行仿真,再根据各综合能源子***之间的连接关系组合进行组合得到整个综合能源***的仿真结果;所述TRNEDIT模块由TRNSYS生成。
进一步的,还包括,
根据仿真需要选择相应的电力仿真方法并设定电力***仿真步长;
以及,
设置各综合能源子***的子仿真步长和总仿真步长。
进一步的,所述设置各综合能源子***的子仿真步长和总仿真步长需满足:
总仿真步长等于步长最大的综合能源子***的子仿真步长;
且,
总仿真步长是各综合能源子***子仿真步长的整数倍。
进一步的,所述综合能源子***与电力***间通过泵、风机用电设备和三联供发电***进行连接。
进一步的,所述综合能源子***与电力***进行数据交互,包括:
综合能源子***输出耗电设备的耗功,作为功率负载输出给与之相连的电力***。
进一步的,所述各综合能源子***间通过共同的建筑热负荷构建连接。
进一步的,所述各综合能源子***与存在连接关系的子***进行数据交互,包括:
综合能源仿真子***提供热量给与之相连的综合能源仿真子***,作为共同建筑的辅助热源。
本发明的有益效果为:
本发明提供一种综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,将综合能源子***仿真步长分为总仿真步长和子仿真步长,子仿真步长用于各子***独立运行进行仿真,一个仿真步长完成后与电力***进行数据交互;总仿真步长用于子***间的数据交互。本发明解决了混合仿真中时间同步和数据交互的问题。
附图说明
图1为综合能源***内各子***的连接关系示例;
图2为本发明中电力***与综合能源子***混合仿真时间同步示例;
图3为本发明中综合能源***混合仿真时间同步方法流程图;
图4为本发明中综合能源子***热负荷等效图;
图5为本发明中综合能源子***与电力***等效接口示例。
具体实施方式
下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
综合能源仿真包括电力***仿真和综合能源子***仿真。电力***仿真是由电力***暂态仿真实现的,综合能源子***仿真是由多个TRNEDIT模块完成仿真,每个TRNEDIT模块负责一个独立的综合能源子***仿真,然后根据实际的***或设备的连接关系组合而成。TRNEDIT模块由商用模拟软件TRNSYS生成,是可脱离TRNSYS软件独立运行的热力仿真***。TRNSYS(Transient System Simulation Program),即瞬时***模拟程序,是模块化的能源***动态仿真软件。所谓模块化,是指在TRNSYS中,一个能源***由若干个小的模块有机组合,实现***的仿真功能。TRNEDIT模块是在TRNSYS软件中搭建好一个能源***后,生成的一个独立的仿真程序,该仿真程序能够实现与TRNSYS相同的瞬时仿真功能,同时可以脱离TRNSYS独立运行。TRNEDIT模块根据各综合能源子***特性,具有不同的仿真步长。
综合能源子***之间以及和电力***之间的能量交换和物理连接关系如图1所示。综合能源子***通过泵、风机等用电设备和三联供等发电***和电力***的连接;各能源子***通过共同的供能负荷点(如楼宇)相互连接。
在对上述综合能源***进行仿真时,是将电力***仿真和综合能源子***仿真结合起来,即将电力***仿真平台和综合能源子***仿真平台协同运作,以实现***整体的仿真和数据交互的功能。此混合仿真方案中,电力***和综合能源子***在各自的仿真模块中完成,通过时间同步方法使多个仿真模块能够运行于同一时间域,形成完整***综合能源***仿真数据。仿真同步和数据交互是问题的关键。
在仿真的时间同步方面,综合能源***混合仿真仿真步长分为综合能源子***仿真步长和电力***仿真步长。
电力***仿真步长可以根据仿真需要选择相应的电力仿真方法(潮流计算、电磁暂态、机电暂态)并设定步长(秒级、微秒级、毫秒级)。
综合能源子***的仿真分为两类仿真步长,子***仿真步长和总***仿真步长;子***仿真步长是指针对各个相对独立的综合能源子***,按照各自的仿真需求设定仿真步长,并进行仿真;总仿真步长是用于各个综合能源子***在固定时间点(一个总仿真步长的结束)与存在连接关系的其它子***进行数据交互的同步策略。
综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互策略,包括,
当某个综合能源子***结束一个子***仿真步长时,该综合能源子***以及电力***暂停仿真进行数据交互,在完成数据交互之后,再继续进行下一个综合能源子***仿真步长的仿真。本发明中,因为电力***仿真时间是微秒级,所以综合能源子***的仿真步长肯定是电力***仿真步长的整数倍。
各个综合能源子***在一个总仿真步长结束时与存在连接关系的其它子***进行数据交互。
具体的,参见图2,假设电力***仿真采用电磁暂态仿真,其仿真步长为100微秒,按照各个综合能源子***仿真步长进行数据交互。具体流程如下:
步骤1:仿真开始时刻,电力***和各个综合能源子***在T0时刻进行数据交互;
步骤2:电力***和各个综合能源子***按照各自的仿真步长进行仿真,当综合能源子***1完成一个仿真步长的计算(达到T1时刻)时,该子***暂停仿真并与电力***进行数据交互,完成交互后,电力仿真***和综合能源子***1按照各自的仿真步长继续进行仿真;
当综合能源子***2完成一个仿真步长的计算(达到T1’时刻)时,该子***暂停仿真并与电力***进行数据交互,完成交互后,电力仿真***和综合能源子***2按照各自的仿真步长继续进行仿真;
其它综合能源子***按照上述步骤以各自的仿真步长进行仿真与数据交互。
当所有综合能源子***到达总仿真步长结束时,都暂停仿真并与存在连接关系的其它子***进行数据交互,在完成数据交互之后,再继续进行下一个总仿真步长的仿真。
参见图3,设置总仿真步长ΔT,n个综合能源子***的仿真步长为Δt1…Δtk…Δtn,则n个综合能源子***在一个总仿真步长内共进行步仿真,n=1,2,…n。
对于综合能源子***1,其在完成第1步仿真后,达到时刻,与电力***进行数据交互,交互完成后,再按照仿真补偿Δt1继续进行仿真;直至达到ΔT时刻;
依次类推;
对于综合能源子***n,其在完成第1步仿真后,达到时刻,与电力***进行数据交互,交互完成后,再按照仿真补偿Δtn继续进行仿真;直至达到ΔT时刻;
在ΔT时刻,所有的综合能源子***间进行数据交互,完成数据交互之后,再继续进行下一个总仿真步长的仿真。
总仿真步长ΔT和各综合能源子***的子仿真步长Δtk的设置有如下要求:
(1)、总仿真步长ΔT一般应等于步长最大的综合能源子***的子仿真步长;
(2)、综合能源子***的子仿真步长应适当调整,使ΔT是Δtk的整数倍。
在数据交互上,综合能源***仿真分为两类数据交互问题,一是综合能源子***间的仿真交互问题;二是电力***和综合能源子***间的数据交互。
综合能源子***间通过共同的热负荷点构建联系,以图4为例。
综合能源仿真子***1中包含相关的***设备和建筑热负荷,综合能源仿真子***2中包含相关的***设备和与1共同建筑热负荷。在数据交互时,综合能源仿真子***2为建筑提供热量在综合能源仿真子***1中相当于建筑内的辅助热源,综合能源仿真子***1为建筑提供热量在综合能源仿真子***2中亦相当于建筑内的辅助热源。同时在获得下一步的仿真趋势数据时,按照当前步长双方的供热比例进行分配。
电力***和综合能源子***间通过泵、风机等用电设备和三联供等发电***进行连接。这些用电设备在电力***中相当于是正负电力负载。在数据交互时,各综合能源子***输出耗电设备的耗功,作为功率负载输出给电力仿真***。具体参见图5。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,其特征在于,包括:
电力***和各综合能源子***按照各自的仿真步长进行仿真;其中,根据仿真需要选择相应的电力仿真方法并设定电力***仿真步长;以及,设置各综合能源子***的子仿真步长和总仿真步长;所述设置各综合能源子***的子仿真步长和总仿真步长需满足:总仿真步长等于步长最大的综合能源子***的子仿真步长,且总仿真步长是各综合能源子***子仿真步长的整数倍;
当综合能源子***结束一个子***仿真步长时,该综合能源子***以及电力***暂停仿真进行数据交互,在完成数据交互之后,再继续进行该综合能源子***下一个仿真步长的仿真;
当一个总仿真步长结束时,各综合能源子***暂停仿真并与存在连接关系的子***进行数据交互,在完成数据交互之后,各综合能源子***再按照各自的仿真步长进行仿真。
2.根据权利要求1所述的综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,其特征在于,所述电力***仿真采用电力***暂态仿真;
所述各综合能源子***仿真由TRNEDIT模块进行仿真,再根据各综合能源子***之间的连接关系组合进行组合得到整个综合能源***的仿真结果;所述TRNEDIT模块由TRNSYS生成。
3.根据权利要求1所述的综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,其特征在于,所述综合能源子***与电力***间通过泵、风机用电设备和三联供发电***进行连接。
4.根据权利要求1所述的综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,其特征在于,所述综合能源子***与电力***进行数据交互,包括:
综合能源子***输出耗电设备的耗功,作为功率负载输出给与之相连的电力***。
5.根据权利要求1所述的综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,其特征在于,所述各综合能源子***间通过共同的建筑热负荷构建连接。
6.根据权利要求5所述的综合能源***混合仿真的时间同步和数据交互方法,其特征在于,所述各综合能源子***与存在连接关系的子***进行数据交互,包括:
综合能源仿真子***提供热量给与之相连的综合能源仿真子***,作为共同建筑的辅助热源。
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CN112434420A (zh) | 2021-03-02 |
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