综合能源系统的线性增益矩阵计算方法及装置与流程

1.本发明涉及计算机技术领域，尤其是涉及一种综合能源系统的线性增益矩阵计算方法及装置。


背景技术：

2.在现有技术中，输入输出稳定性(input-to-output stability)理论是输入状态稳定性(input-to-state stability)理论的特例，在能源系统中的应用领域主要集中在孤立电力系统。孤立电力系统中的大多数组件是感应电动机和恒定阻抗负载，通常选择输入作为电压，而通常选择输出作为电流以观察电动机以及发电机的动态。在这种情况下，将阻抗用作互联系统中组件之间的线性输入/输出增益。
3.综合能源系统是打破能源系统协调不足的重要战略措施，对于提高能源综合效率、提高投资效率、增加可再生能源比重、促进节能减排具有重要意义。当输入输出稳定性理论应用于综合能源系统，应统一选择输入和输出变量以适合所有能源形式，因为其他能源形式没有电压和电流。因此，以电压和电流为输出、阻抗为增益不适合。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种综合能源系统的线性增益矩阵计算方法及装置，旨在解决现有技术中的上述问题。
5.本发明提供一种综合能源系统的线性增益矩阵计算方法，包括：
6.基于多区域投入产出理论对综合能源系统进行建模；
7.确定综合能源系统建模中的每个子系统i具有局部输入输出稳定性；
8.基于具有部分外源供应失效性的多区域失效性投入产出模型原理，计算综合能源系统建模中综合能源系统的预备线性增益矩阵；
9.基于输入输出稳定理论，根据所述预备线性增益矩阵计算综合能源系统的线性增益矩阵。
10.本发明提供一种综合能源系统的线性增益矩阵计算装置，包括：
11.建模模块，用于基于多区域投入产出理论对综合能源系统进行建模；
12.确定模块，用于确定综合能源系统建模中的每个子系统i具有局部输入输出稳定性；
13.预备线性增益矩阵计算模块，用于基于具有部分外源供应失效性的多区域失效性投入产出模型原理，计算综合能源系统建模中综合能源系统的预备线性增益矩阵；
14.线性增益矩阵计算模块，用于基于输入输出稳定理论，根据所述预备线性增益矩阵计算综合能源系统的线性增益矩阵。
15.本发明实施例还提供一种综合能源系统的线性增益矩阵计算装置，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现上述综合能源系统的线性增益矩阵计算方法的步骤。
16.本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传递的实现程序，所述程序被处理器执行时实现上述综合能源系统的线性增益矩阵计算方法的步骤。
17.采用本发明实施例，能够准确高效的计算出综合能源系统的线性增益矩阵。
18.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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。
20.图1是本发明实施例的综合能源系统的线性增益矩阵计算方法的流程图；
21.图2是本发明第一装置实施例的综合能源系统的线性增益矩阵计算装置的示意图；
22.图3是本发明第二装置实施例的综合能源系统的线性增益矩阵计算装置的示意图。
具体实施方式
23.为了解决现有技术中的问题，本发明实施例的技术方案对综合能源系统采用leontief多区域投入产出(multi-regional input-output)理论建模，以各能源流作为输入输出变量，进一步采用具有部分外源供应失效性的多区域失效性投入产出模型(multiregional inoperability input-output model(mriim)with partially exogenous supply inoperability)，求取综合能源系统输入输出稳定增益矩阵。
24.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
25.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以
是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.方法实施例
28.根据本发明实施例，提供了一种综合能源系统的线性增益矩阵计算方法，图1是本发明实施例的综合能源系统的线性增益矩阵计算方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的综合能源系统的线性增益矩阵计算方法具体包括：
29.步骤101，基于多区域投入产出理论对综合能源系统进行建模；具体包括：
30.假设综合能源系统中总共有m个能源类型，n个互联子系统，则根据公式1对综合能源系统进行建模：
31.x＝cax cy
ꢀꢀꢀ
公式1；
32.其中，其中，x表示全系统总投入向量，y表示全系统总需求向量，a表示全系统直接消耗系数矩阵，c表示子系统间贸易系数矩阵，表示在子系统l中总投入能源k，来自子系统p的百分比，
33.在综合能源系统中，每个子系统i的矩阵形式都考虑了相同的m个能源类型，则根据公式2确定总投入向量xi和需求向量yi：
[0034][0035]
确定直接消耗矩阵ai为m
×
m维的矩阵，i＝1，...，n。
[0036]
步骤102，确定综合能源系统建模中的每个子系统i具有局部输入输出稳定性；
[0037]
步骤103，基于具有部分外源供应失效性的多区域失效性投入产出模型原理，计算综合能源系统建模中综合能源系统的预备线性增益矩阵；具体包括：
[0038]
根据公式3和公式4计算m
·n×m·
n维度的预备线性增益矩阵的第i列的第i列
[0039][0040]
其中，下标表示(mn-1)
×
(mn-1)维矩阵，其行标和列标不包括i，下标表示矩阵元素的行标和列标均为i，下标表示(mn-1)
×
1维向量，其行标不包括i，列标为i。下标表示1
×
(mn-1)维向量，行标为i，列标不包括i。
[0041]
步骤104，基于输入输出稳定理论，根据所述预备线性增益矩阵计算综合能源系统的线性增益矩阵。具体包括：
[0042]
基于输入输出稳定理论，根据公式5计算综合能源系统的线性增益矩阵γ：
[0043]
[0044]
其中，表示矩阵的l
∞
无穷范数，表示预备线性增益矩阵的一部分，摘取预备线性增益矩阵中的元素位置，与矩阵摘取子系统间贸易系数矩阵c相同，i，j＝1，...，n。
[0045]
以下对本发明实施例的上述技术方案进行详细说明。
[0046]
第一步，采用多区域投入产出理论对综合能源系统建模。该综合能源系统中总共有m个能源类型，n个互联子系统。
[0047]
x＝cax cy
[0048]
其中
[0049][0050][0051][0052]
x表示全系统总投入向量，y表示全系统总需求向量，a表示全系统直接消耗系数矩阵，c表示子系统间贸易系数矩阵。表示在子系统l中总投入能源k，来自子系统p的百分比，综合能源系统中，每个子系统i的矩阵形式都考虑了相同的m个能源类型，总投入向量xi和需求向量yi分别为：直接消耗矩阵ai是m
×
m维的矩阵，i＝1，...，n。
[0053]
第二步，确认每个子系统i是局部输入输出稳定(local input-to-output stability)。
[0054]
第三步，应用具有部分外源供应失效性的多区域失效性投入产出模型原理，求取预备线性增益矩阵预备线性增益矩阵是一个m
·n×m·
n维度的矩阵，其第i列求取算式如下。
[0055][0056]
其中，下标表示(mn-1)
×
(mn-1)维矩阵，其行标和列标不包括i。下标表示矩阵元素的行标和列标均为i。下标表示(mn-1)
×
1维向量，其行标不包括i，列标为i。下标表示1
×
(mn-1)维向量，行标为i，列标不包括i。
[0057]
第四步，求取输入输出稳定理论下的线性增益矩阵γ。
[0058][0059]
其中，表示矩阵的l
∞
无穷范数。表示预备线性增益矩阵的一部分，摘取预备线性增益矩阵中的元素位置，与矩阵摘取子系统间贸易系数矩阵c相同，i，j＝1，...，n。
[0060]
装置实施例一
[0061]
根据本发明实施例，提供了一种综合能源系统的线性增益矩阵计算装置，图2是本发明实施例的综合能源系统的线性增益矩阵计算装置的示意图，如图2所示，根据本发明实施例的综合能源系统的线性增益矩阵计算装置具体包括：
[0062]
建模模块20，用于基于多区域投入产出理论对综合能源系统进行建模；所述建模模块20具体用于：
[0063]
假设综合能源系统中总共有m个能源类型，n个互联子系统，则根据公式1对综合能源系统进行建模：
[0064]
x＝cax cy
ꢀꢀꢀ
公式1；
[0065]
其中，其中，x表示全系统总投入向量，y表示全系统总需求向量，a表示全系统直接消耗系数矩阵，c表示子系统间贸易系数矩阵，表示在子系统l中总投入能源k，来自子系统p的百分比，
[0066]
在综合能源系统中，每个子系统i的矩阵形式都考虑了相同的m个能源类型，则根据公式2确定总投入向量xi和需求向量yi：
[0067][0068]
确定直接消耗矩阵ai为m
×
m维的矩阵，i＝1，...，n。
[0069]
确定模块22，用于确定综合能源系统建模中的每个子系统i具有局部输入输出稳定性；
[0070]
预备线性增益矩阵计算模块24，用于基于具有部分外源供应失效性的多区域失效性投入产出模型原理，计算综合能源系统建模中综合能源系统的预备线性增益矩阵；预备线性增益矩阵计算模块24具体用于：
[0071]
根据公式3和公式4计算m
·n×m·
n维度的预备线性增益矩阵的第i列
[0072][0073][0074]
其中，下标表示(mn-1)
×
(mn-1)维矩阵，其行标和列标不包括i，下标表
示矩阵元素的行标和列标均为i，下标表示(mn-1)
×
1维向量，其行标不包括i，列标为i。下标表示1
×
(mn-1)维向量，行标为i，列标不包括i。
[0075]
线性增益矩阵计算模块26，用于基于输入输出稳定理论，根据所述预备线性增益矩阵计算综合能源系统的线性增益矩阵。
[0076]
线性增益矩阵计算模块26具体用于：
[0077]
基于输入输出稳定理论，根据公式5计算综合能源系统的线性增益矩阵γ：
[0078][0079]
其中，表示矩阵的l
∞
无穷范数，表示预备线性增益矩阵的一部分，摘取预备线性增益矩阵中的元素位置，与矩阵摘取子系统间贸易系数矩阵c相同，i，j＝1，...，n。
[0080]
本发明实施例是与上述方法实施例对应的装置实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
[0081]
装置实施例二
[0082]
本发明实施例提供一种综合能源系统的线性增益矩阵计算装置，如图3所示，包括：存储器30、处理器32及存储在所述存储器30上并可在所述处理32上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器32执行时实现如方法实施例中所述的步骤。
[0083]
装置实施例三
[0084]
本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序，所述程序被处理器32执行时实现如方法实施例中所述的步骤。
[0085]
本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为：rom、ram、磁盘或光盘等。
[0086]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0087]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。