本發(fā)明涉及能源互聯(lián)網(wǎng)和綜合能源系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種綜合能源系統(tǒng)實時仿真裝置。

背景技術(shù)：

隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的提出以及分布式能源應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，已經(jīng)逐漸打破了能源之間相互獨(dú)立，互不影響的狀態(tài)，為了提高能源的綜合利用率，實現(xiàn)能源之間的聯(lián)合已經(jīng)大勢所趨。

能源互聯(lián)網(wǎng)其實是以互聯(lián)網(wǎng)理念構(gòu)建的新型信息能源融合“廣域網(wǎng)”，它以大電網(wǎng)為“主干網(wǎng)”，以微網(wǎng)為“局域網(wǎng)”，以開放對等的信息能源一體化架構(gòu)，真正實現(xiàn)能源的雙向按需傳輸和動態(tài)平衡使用，因此可以最大限度地適應(yīng)新能源的接入，減少間歇性可再生能源對系統(tǒng)的影響。

但是在進(jìn)行綜合能源系統(tǒng)實時仿真時，由于熱力網(wǎng)與天然氣管網(wǎng)是慢動態(tài)，而電力網(wǎng)是快動態(tài)，很難確定合適的步長；同時，熱力電力以及天然氣屬于不同種類的能源，目前仍沒有一種有效的方法實現(xiàn)電熱氣三種不同形式能源仿真模型的搭建?；谝陨蠁栴}，本發(fā)明提出了綜合能源系統(tǒng)實時仿真裝置及裝置

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種綜合能源系統(tǒng)實時仿真裝置，解決了由于熱力網(wǎng)與天然氣管網(wǎng)是慢動態(tài)，而電力網(wǎng)是快動態(tài)，很難確定合適步長的問題。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種綜合能源系統(tǒng)實時仿真裝置，包括桌面板和外箱，所述桌面板的頂部固定連接有上位機(jī)，并且上位機(jī)的頂部固定安裝有顯示器，所述上位機(jī)的一側(cè)通過信號連接線固定連接有以太網(wǎng)交換機(jī)，并且以太網(wǎng)交換機(jī)的一側(cè)通過信號連接線固定連接有信號控制器，所述信號控制器上均通過信號連接線分別固定連接有第一目標(biāo)機(jī)、第二目標(biāo)機(jī)和第三目標(biāo)機(jī)，并且信號控制器、第一目標(biāo)機(jī)、第二目標(biāo)機(jī)和第三目標(biāo)機(jī)從下至上依次固定連接在外箱的內(nèi)部，所述第一目標(biāo)機(jī)、第二目標(biāo)機(jī)和第三目標(biāo)機(jī)依次連接。

所述第一目標(biāo)機(jī)包括恒壓氣源，并且恒壓氣源通過第一管道與第一分流器連通，所述第一分流器通過第二管道與第二分流器連通，并且第一分流器通過第二管道和第二分流器的輸出端輸出第一負(fù)荷，所述第二分流器的輸出端分別通過第三管道和第四管道輸出第二負(fù)荷和第三負(fù)荷，并且第一分流器通過第五管道連通有第三分流器，所述第三分流器的輸出端通過第六管道輸出第四負(fù)荷，并且第三分流器通過第七管道連通有燃?xì)廨啓C(jī)，所述第七管道上且位于第三分流器與燃?xì)廨啓C(jī)之間設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。

所述第二目標(biāo)機(jī)包括發(fā)電機(jī)，并且發(fā)電機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)連接，所述發(fā)電機(jī)的輸出端分別輸出負(fù)荷一、負(fù)荷二和負(fù)荷三。

所述第三目標(biāo)機(jī)包括電鍋爐，并且電鍋爐與發(fā)電機(jī)連接，所述電鍋爐通過管道一連通有換熱器，所述管道一上且位于電鍋爐與換熱器之間設(shè)置有閥門一，所述換熱器的輸出端均通過管道二分別輸出一負(fù)荷、二負(fù)荷、三負(fù)荷、四負(fù)荷和五負(fù)荷，并且管道二上分別設(shè)置有溫控閥、閥門二、閥門三、閥門四、閥門五和閥門六，所述電鍋爐與循環(huán)泵連接，并且循環(huán)泵與除污器連接，所述除污器的進(jìn)口連通有回水管，并且除污器的進(jìn)水口通過輸水管與補(bǔ)水泵連通，所述輸水管上設(shè)置有閥門七。

優(yōu)選的，所述桌面板底部的兩側(cè)均固定連接有支撐腿，并且支撐腿的底端固定連接有防滑套，所述外箱的底部固定連接有底座。

優(yōu)選的，所述上位機(jī)基于simulink圖形化環(huán)境建立綜合能源系統(tǒng)仿真模型，并且第一目標(biāo)機(jī)、第二目標(biāo)機(jī)和第三目標(biāo)機(jī)均為實時仿真裝置運(yùn)行數(shù)字模型。

優(yōu)選的，所述仿真裝置使用基于xPCtarget技術(shù)的第一目標(biāo)機(jī)、第二目標(biāo)機(jī)和第三目標(biāo)機(jī)，并且第一目標(biāo)機(jī)、第二目標(biāo)機(jī)和第三目標(biāo)機(jī)通過以太網(wǎng)交換機(jī)交換實時仿真變量。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明打破了能源之間的分離，將不同形式的能源互聯(lián)起來，將電網(wǎng)作為“主干網(wǎng)”，天然氣管網(wǎng)與熱力網(wǎng)作為“局域網(wǎng)”，將不同形式的能源實現(xiàn)互聯(lián)；面向能源互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，能源互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前能源革命背景下的一個重要技術(shù)抓手，對以后能源互聯(lián)網(wǎng)中多能源系統(tǒng)的研究具有指導(dǎo)意義與參考價值。

(2)本發(fā)明通過第一目標(biāo)機(jī)、第二目標(biāo)機(jī)和第三目標(biāo)機(jī)通過以太網(wǎng)交換機(jī)交換實時仿真變量，進(jìn)而可以對三個不同的系統(tǒng)進(jìn)行實時監(jiān)測；當(dāng)改變天然氣管網(wǎng)中的負(fù)荷來實時觀察電網(wǎng)與熱網(wǎng)的變化，也可以通過改變電網(wǎng)中的負(fù)荷來觀察氣網(wǎng)與熱網(wǎng)的變化，同樣可以通過改變熱網(wǎng)中的負(fù)荷來觀察電網(wǎng)與氣網(wǎng)的變化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明第一目標(biāo)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明第二目標(biāo)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明第三目標(biāo)機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-桌面板、2-外箱、3-上位機(jī)、4-顯示器、5-信號連接線、6-以太網(wǎng)交換機(jī)、7-第一目標(biāo)機(jī)、71-恒壓氣源、72-第一管道、73-第一分流器、74-第二管道、75-第二分流器、76-第三管道、77-第四管道、78-第五管道、79-第三分流器、710-第六管道、711-第七管道、712-燃?xì)廨啓C(jī)、713-調(diào)節(jié)閥、8-第二目標(biāo)機(jī)、81-發(fā)電機(jī)、9-第三目標(biāo)機(jī)、91-電鍋爐、92-管道一、93-換熱器、94-閥門一、95-管道二、96-溫控閥、97-閥門二、98-閥門三、99-閥門四、910-閥門五、911-閥門六、912-循環(huán)泵、913-除污器、914-補(bǔ)水泵、915-閥門七、10-信號控制器、11-支撐腿、12-底座。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明的實施例：請參閱圖1-5，本發(fā)明的綜合能源系統(tǒng)實時仿真裝置，包括桌面板1和外箱2，桌面板1底部的兩側(cè)均固定連接有支撐腿11，并且支撐腿11的底端固定連接有防滑套，外箱2的底部固定連接有底座12，桌面板1的頂部固定連接有上位機(jī)3，上位機(jī)3基于simulink圖形化環(huán)境建立綜合能源系統(tǒng)仿真模型，并且第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9均為實時仿真裝置運(yùn)行數(shù)字模型，并且上位機(jī)3的頂部固定安裝有顯示器4，上位機(jī)3的一側(cè)通過信號連接線5固定連接有以太網(wǎng)交換機(jī)6，并且以太網(wǎng)交換機(jī)6的一側(cè)通過信號連接線5固定連接有信號控制器10，信號控制器10上均通過信號連接線5分別固定連接有第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9，并且信號控制器10、第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9從下至上依次固定連接在外箱2的內(nèi)部，第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9依次連接，仿真裝置使用基于xPCtarget技術(shù)的第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9，并且第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9通過以太網(wǎng)交換機(jī)6交換實時仿真變量。

第一目標(biāo)機(jī)7包括恒壓氣源71，并且恒壓氣源71通過第一管道72與第一分流器73連通，第一分流器73通過第二管道74與第二分流器75連通，并且第一分流器73通過第二管道74和第二分流器75的輸出端輸出第一負(fù)荷，第二分流器75的輸出端分別通過第三管道76和第四管道77輸出第二負(fù)荷和第三負(fù)荷，并且第一分流器73通過第五管道78連通有第三分流器79，第三分流器79的輸出端通過第六管道710輸出第四負(fù)荷，并且第三分流器79通過第七管道711連通有燃?xì)廨啓C(jī)712，第七管道711上且位于第三分流器79與燃?xì)廨啓C(jī)712之間設(shè)置有調(diào)節(jié)閥713。

第二目標(biāo)機(jī)8包括發(fā)電機(jī)81，并且發(fā)電機(jī)81與燃?xì)廨啓C(jī)712連接，發(fā)電機(jī)81的輸出端分別輸出負(fù)荷一、負(fù)荷二和負(fù)荷三。

第三目標(biāo)機(jī)9包括電鍋爐91，并且電鍋爐91與發(fā)電機(jī)81連接，電鍋爐91通過管道一92連通有換熱器93，管道一92上且位于電鍋爐91與換熱器93之間設(shè)置有閥門一94，換熱器93的輸出端均通過管道二95分別輸出一負(fù)荷、二負(fù)荷、三負(fù)荷、四負(fù)荷和五負(fù)荷，并且管道二95上分別設(shè)置有溫控閥96、閥門二97、閥門三98、閥門四99、閥門五910和閥門六911，電鍋爐91與循環(huán)泵912連接，并且循環(huán)泵912與除污器913連接，除污器913的進(jìn)口連通有回水管，并且除污器913的進(jìn)水口通過輸水管與補(bǔ)水泵914連通，輸水管上設(shè)置有閥門七915。

在該仿真模型下，通過燃?xì)廨啓C(jī)712將天然氣管網(wǎng)與電網(wǎng)進(jìn)行耦合，通過電鍋爐91實現(xiàn)電網(wǎng)與熱力網(wǎng)的耦合，能夠分析在各自負(fù)荷擾動的情況下對其它兩個系統(tǒng)的影響。

本發(fā)明的工作原理：首先基于Simulink在上位機(jī)3中搭建天然氣管網(wǎng)、電網(wǎng)以及熱網(wǎng)模型，通過以太網(wǎng)交換機(jī)6將上位機(jī)3與第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9進(jìn)行連接；第一目標(biāo)機(jī)7、第二目標(biāo)機(jī)8和第三目標(biāo)機(jī)9使用基于xPCtarget技術(shù)的工控機(jī)，一臺運(yùn)行天然氣管網(wǎng)Simulink模型且使用大步長仿真，一臺運(yùn)行電網(wǎng)Simulink模型且使用較小步長仿真，另一臺運(yùn)行熱網(wǎng)Simulink模型且使用大步長仿真。

恒壓氣源71輸出天然氣，經(jīng)過第一管道72傳輸，再通過分第一流器73，一部分供用戶使用，另一部分通過第五管道78和第七管道711傳輸?shù)秸{(diào)壓閥713，調(diào)壓閥713控制燃?xì)廨啓C(jī)712入口壓力，燃?xì)廨啓C(jī)712帶動發(fā)電機(jī)81發(fā)電；發(fā)電機(jī)81發(fā)出的電能經(jīng)過處理以后為用戶供電，電能通過電鍋爐91為第一管道92和管道二95中的液體加熱，再通過換熱器93、閥門一94、循環(huán)水泵912等部件為用戶供暖，從用戶出來的管道最后再流回電鍋爐91，形成供熱環(huán)網(wǎng)。本發(fā)明通過燃?xì)廨啓C(jī)712與電鍋爐91將天然氣管網(wǎng)、電網(wǎng)、熱網(wǎng)連接起來。當(dāng)某一個系統(tǒng)發(fā)生變化后，通過耦合作用，可以觀察對另外兩個系統(tǒng)的影響。