Page 36 - 中国仿真学会通讯

对象和研究重心的不同而设计或采用不同的结构。 不同结构能源集线器的输入输出关系都可以

表示如下：

êéＬｅ úù éêＣｅｅ Ｃｇｅ Ｃｈｅ úù êéＰｅ ùú （ ３４）
êＬｈ ú ＝ êＣｅｈ Ｃｇｈ Ｃｈｈ ú êＰｇ ú
ëêêＬｅ úúû ëêêＣｅｅ Ｃｇｃ Ｃｈｅ úûú êëêＰｈ ûúú
}

ü
ïï
ï
ý
ïï
ï
þ

}
Ｌβ ｃαβ Ｌβ

式中： Ｐα、 Ｌβ、 Ｃαβ分别是能源集线器的输入向量、 输出向量、 描述输入和输出之间耦合关系的
耦合系数矩阵； α 表示 ｅ、 ｇ 或 ｈ， 即电能、 天然气或热能； β 表示 ｅ、 ｈ 或 ｃ， 即电能、 热能或冷

能。

式（３４） 与电力系统、 天然气系统和热力系统的稳态模型或者暂态模型组成了基于能源集线

器耦合的模型。 该类模型的特点是在电力系统、 天然气系统和热力系统稳态或暂态模型的基础

上， 用能源集线器来描述系统之间的耦合作用， 通过一个矩阵来表示耦合关系， 不考虑单个耦

合元件的特性而只考虑整体的输入输出关系， 故求解难度不大， 主要适用于分析一个小型区域

如家庭、 楼宇、 工厂等与外部系统的能源交互关系， 以制定相应节能方案的场合。

３ 综合能源系统多能流潮流计算方法

由第 １ 节对综合能源系统多能流潮流计算问题的描述与第 ２ 节对计算模型的描述可知， 综合
能源系统多能流潮流计算问题即是求解非线性方程组的问题， 目前最常用的是牛顿－拉夫逊法。
而针对综合能源系统多系统、 多能流耦合的特点， 在牛顿－拉夫逊法的基础上， 形成了 ２ 种求解
综合能源系统多能流潮流的方法， 分别是统一求解法［３６，４４－４６］ 和分解求解法［３７，４０，４２，４７］ 。

３ １ 统一求解法
统一求解法的基本思想是： 在交流电力系统潮流计算的基础上， 将天然气系统变量、 热力

系统变量当成扩展变量， 然后与电力系统变量统一进行求解。 基于统一求解法的综合能源系统
多能流潮流计算的迭代公式如下：

{Δｘ（ｋ＋１） ＝ （ Ｊ（ｋ） ） －１ ΔＹ（ｋ） （ ３５）
ｘ（ｋ＋１） ＝ ｘ（ｋ） － Δｘ（ｋ＋１）

式中： ΔＹ ＝ ［ΔＹｅ， Ｙｇ， ΔＹｈ］ Ｔ表示电力系统、 天然气系统和热力系统的不平衡量； ｘ ＝ ［ ｘｅ， ｘｇ，

ｘｈ］ Ｔ表示电力系统、 天然气系统和热力系统的状态量； Δｘ ＝ ［ Δｘｅ， Δｘｇ， Δｘｈ］ Ｔ 表示状态量的修
正量； 上标 ｋ， ｋ＋１ 表示第 ｋ 次和第 ｋ＋１ 次迭代； Ｊ 是雅可比矩阵， 表示如下：

éêΔＹｅ ΔＹｅ ΔＹｅ ùú
ê ｘＴｅ Ｔ Ｔ
éê Ｊ ｅｅ Ｊｅｇ Ｊｅｈ úù ê ｘ ｇ ｘ ｈ ú
Ｊ ＝ êＪｇｅ Ｊｇｇ Ｊｇｈ ú ê ΔＹ ｇ
Ｊｈｇ Ｊｈｈ úúû ΔＹｇ ú
ëêê Ｊ ｈｅ ΔＹｇ ú
－ （ ３６）
ê ｘｅＴ ｘ Ｔ ｘ Ｔ ú
ê ｇ ｈ ú

ê ΔＹ ｈ ΔＹｈ ΔＹｈ ú
êêë ｘｈＴ úûú
ｘ Ｔ ｘ Ｔ
ｅ ｇ

式中： 对角元素表示系统自身能量流与自身状态量之间的关系； 非对角元素表示不同系统之间

的耦合关系。

统一求解法的具体流程如图 ８ 所示。

３ ２ 分解求解法

分解求解法的基本思想是： 在迭代过程中， 对不同系统的方程分别进行求解。 在求解电力

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