[發明專利]考慮區域熱網暫態傳熱特性的多能流系統優化運行方法

有效

• 申請號: 201711459115.7
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108599137B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 姚帥;顧偉;陸帥;吳晨雨
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/32;H02J3/38;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

本發明公開了一種考慮區域熱網暫態傳熱特性的多能流系統優化運行方法，包括：步驟1)基于圖論建立考慮回水管網拓撲結構、管段溫度變化動態過程和管段傳輸時延的區域熱網暫態傳熱特性模型，該模型主要包括六個方面內容：熱源特性、熱負荷特性、節點流量平衡、節點功率融合特性、管段傳熱特性和管段暫/穩態傳熱特性判據；步驟2)建立多能流系統運行優化模型，以系統未來4小時內的總運行成本最低為目標函數，結合系統應該滿足的運行約束條件，確定多能流系統中各設備的實時出力、熱網各熱源的實時供回水溫度等，實現系統的統一調度和優化運行。本發明考慮了區域熱網的暫態傳熱特性，使多能流系統的最優運行狀態與實際運行狀態更加吻合。

技術領域

本發明涉及一種多能流系統優化運行方法，具體屬于能源系統運行優化技術領域。

背景技術

隨著世界能源危機和環境污染問題的日益加重，能源互聯網、綜合能源系統、“互聯網+”智慧能源等創新想法不斷涌現，轉變能源供給模式，建設清潔高效的現代能源體系具有重要意義。多能流系統依托能源傳輸技術、能量轉換設備和可再生能源等相關技術的不斷革新，耦合電網、熱網和天然氣網等多種能源網絡，有利于實現多能協同供應和能源綜合梯級利用，逐漸成為能源領域的重要發展趨勢之一。

多種能源相互耦合是多能流系統區別于傳統能源系統的重要標志之一，各類能源的特性差異對系統的規劃運行提出了新的挑戰。區域熱網作為傳輸熱能的媒介，由于在傳輸損耗和時間尺度方面與電網具有明顯差異，在構建多能協同供應的多能流系統中吸引了廣泛的研究關注。

目前對于熱網水力工況的研究已趨于成熟，但對熱力工況的研究尚處于探索階段。部分學者僅關注熱網的傳熱特性，使用數值模擬、實驗建模等方法，雖然能夠獲得較高精度的熱力數據，但是所用模型較為復雜，求解耗時長，并且需要給定用戶熱負荷數據和熱源供水溫度，難以應用于多能流系統的超短期調度中。還有部分學者面向穩態傳熱問題，對熱網的傳熱特性和網絡約束做了大量簡化，雖然使得熱網模型易于求解，但是當系統調度周期與熱網延時相當時，將導致顯著的誤差。因而問題的關鍵在于建立一個兼顧精確性和求解復雜度的熱網模型，使得多能流系統的最優運行狀態與實際運行狀態更加吻合的同時，能量管理優化模型又足夠容易求解。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，本發明公開了一種考慮區域熱網暫態傳熱特性的多能流系統優化運行方法，通過熱網模型集中關注于回水管網的拓撲結構、管段溫度變化的動態過程和管段傳輸的時延特性，能夠反映系統超短期調度策略下熱網傳熱的動態過程，使得多能流系統的最優運行狀態與實際運行狀態更加吻合。同時以系統經濟性最優為目標，結合系統應滿足的運行約束條件，確定多能流系統中各設備的實時出力、熱網各熱源的實時供回水溫度等，實現系統的統一調度和優化運行。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種考慮區域熱網暫態傳熱特性的多能流系統優化運行方法，包括以下步驟：

步驟1)：基于圖論建立考慮回水管網拓撲結構、管段溫度變化動態過程和管段傳輸時延的區域熱網暫態傳熱特性模型，該模型包括六個方面內容：熱源特性、熱負荷特性、節點流量平衡、節點功率融合特性、管段傳熱特性和管段暫或穩態傳熱特性判據；

步驟2)：建立多能流系統運行優化模型，以系統一個滾動周期內的運行成本最低為目標函數，結合系統應該滿足的運行約束條件，確定多能流系統中各設備的實時出力、熱網各熱源的實時供回水溫度，實現系統的統一調度和優化運行。

進一步的，本發明所提出的多能流系統優化運行方法，在步驟1)中，將熱水管網看作流體網絡，每根管道為一條支路，熱源、熱負荷和管道的連接點為節點；建立區域熱網暫態傳熱特性模型的過程為：

步驟101)考慮熱源特性：