(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210673692.0 (22)申请日 2022.06.14 (71)申请人 国网浙江省电力有限公司杭州供电 公司 地址 310000 浙江省杭州市上城区解 放东 路59号 (72)发明人 杨翾　徐祥海　王骏海　尹建兵　 商佳宜　王岗　陈琳　董航　杨谊　 徐航　王妍艳　孔维禄　方响　 陈嘉宁　卫炜　徐驰名　 (74)专利代理 机构 杭州华鼎知识产权代理事务 所(普通合伙) 33217 专利代理师 项军 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 30/02(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟 及指标评估方法 (57)摘要 本发明公开了基于城市形态单元内能源细 胞群的运行模拟及指标评估方法， 包括建立电 ‑ 气‑热‑冷综合能源系统中的设备模型； 建立考虑 综合能源系统经济性成本与可靠性成本的目标 函数， 设定电 ‑气‑热‑冷系统耦合约束； 基于构建 的电‑气‑热‑冷综合能源调度运行模型， 制定系 统经济性成本、 系统可靠性成本、 系统环保性、 新 能源消纳量、 多能耦合设备供能占比作为综合能 源系统评价指标； 基于时序蒙特卡洛抽样法对多 能源系统进行时序运行模拟， 定量得出耦合设备 出力情况以及各项评估指标。 实现了综合能源系 统时序运行调度， 分析系统内各设备出力情况， 以及评估系统的可靠、 经济、 环保运行指标， 具有 较大的市场应用前 景。 权利要求书2页 说明书12页 附图6页 CN 115221685 A 2022.10.21 CN 115221685 A 1.基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： 步骤1， 构建电 ‑气‑热‑冷综合能源系统中的设备模型； 步骤2， 确定分别对应已构建 设备模型的约束条件； 步骤3， 基于电 ‑气‑热‑冷综合能源系统中各设备模型的耦合约束条件构建考虑综合能 源系统经济性成本与可靠性成本的目标函数； 步骤4， 基于系统经济性成本、 系统可靠性成本、 系统环保性、 新能源消纳量、 多能耦合 设备供能占比构建综合能源系统评价指标； 步骤5， 基于时序蒙特卡洛抽样法对多能源系统进行时序运行模拟， 并定量得出耦合设 备出力情况以及各项评估指标。 2.根据权利要求1所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述 步骤1中构建的设备模型包括： 光伏发电模型、 C HP模型、 燃气轮机模型、 电制冷机模型以及吸 收制冷机模型。 3.根据权利要求1所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述确定分别对应已构建 设备模型的约束条件， 包括： 电力系统基本约束， 热力系统基本约束以及天然气系统基本约束。 4.根据权利要求3所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述电力系统基本约束， 包括： 节点功率平衡， 机组出力约束， 机组爬坡约束， 支路潮流约束。 5.根据权利要求3所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述热力系统基本约束， 包括： 热电联供机组出力约束， 换热站功率约束， 供回水管道温度约束， 节点流量平衡， 节点 温度融合。 6.根据权利要求3所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述天然气系统基本约束， 包括： 节点流量平衡， 气源出力约束， 节点压力约束， 压缩机约束， 计及管存特性的管道约束。 7.根据权利要求1所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述基于电 ‑气‑热‑冷综合能源系统中各设备模型的耦合约束条件构建考虑综 合能源系统经济性成本与可靠性成本的目标函数， 包括： 建立考虑综合能源系统经济性成本与可靠性成本的目标函数， 成本 中包含燃气锅炉运 行成本、 气源购气成本、 弃光 惩罚费用以及负荷缺 额惩罚费用， 具体如下： 式中， C为综合能源系统一个调度周期内的总运行成本； Nwell、 Npv、 Np、 Nh、 Ng分别表示电 力系统中天然气系统中气源 数量、 风电机组数量、 电力系统节点数、 热力网络节点数以及天权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221685 A 2然气系统节 点数； 表示t时刻气源i的购气量； 和 分别表示t时刻风光伏组i的 预测出力和实际出力； 表示t时刻电力系统 中节点i处的电负荷缺额； 表示t时刻热 力系统中节点i处的热负荷缺额； 表示t时刻天然气系统中节点i处的气负荷缺额； 为天然气系统中气源i处的购气单价； 为弃光惩罚成本系数； Cps、 Chs和Cgs分别为 电负荷缺额惩罚系 数、 热负荷缺额惩罚系 数和气负荷缺额惩罚系 数， 其中气负荷缺额需要 利用热值将气负荷体积缺 额转换为功率 缺额。 8.根据权利要求1所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述 步骤4， 包括： 确定设备维护费用目标函数， 确定设备运行费用目标函数， 确定CO2排放量目标函数， 确定可再生能源消耗 率目标函数， 确定可靠性指标目标函数。 9.根据权利要求1所述基于城市形态单元能源细胞群的运行模拟及指标评估方法， 其 特征在于， 所述 步骤5包括： 系统参数初始值设置： 输入多能源系统元件可参数和网络参数， 设定收敛判据， 设置抽 样初始年y＝1； 系统状态抽样： 利用时序蒙特卡洛模拟法对设备进行抽样， 确定多能源系统的一个状 态； 系统状态概率计算： 分析抽样得到多能源系统状态， 利用基于通用生成函数法的系统 状态概率计算模型计算抽样得到的系统状态概 率； 耦合系统能流分布计算： 对抽样得到的多能源系统状态进行拓扑分析， 利用建立的多 能耦合运行优化模型， 计算系统耦合潮流分布、 设备 出力、 负荷削减量； 可靠性、 经济性、 环保性指标计算： 根据耦合潮流计算、 负荷削减计算的结果指标计算 公式， 计算包括多能源系统失负荷概率、 能源供应不足期望， 设备运行维护成本、 能源消耗 量， 碳排放在内的评估指标； 系统抽样收敛判断： 当多能源系统的抽 样年数大于设定的抽 样年数上限或者可靠性指 标的方差小于给定精度要求限则计算结束， 进入下一步； 否则令y＝y+l， 进行下一次抽样， 返回到步骤系统状态抽样的操作步骤； 系统指标输出： 计算抽样结果的多年平均值， 并输出多能源系统的综合评价指标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221685 A 3