[發明專利]一種多能流系統中供熱網絡循環水泵的日前啟停控制方法

有效

• 申請號: 202010122682.9
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111396325B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 孫宏斌;郭慶來;王彬;陳瑜瑋;潘昭光
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;F04D13/12;F24D3/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

本發明涉及一種多能流系統中供熱網絡循環水泵的日前啟停控制方法，屬于多能流系統運行和控制技術技術領域。本發明方法考慮了循環水泵的開機狀態約束、開機動作約束、最大開機次數約束和最小持續運行時間約束，以最小化供熱網絡中所有循環水泵的總運行時間為目標，建立了混合整數線性的循環水泵日前啟停計劃優化模型，實現了循環水泵日前啟停計劃的優化調度。相比傳統方法，本發明通過求解數學優化問題來得到滿足循環水泵運行約束的日前啟停計劃，結果具有全局最優性。本發明提出的方法可以用于制訂供熱網絡中循環水泵的日前啟停計劃，最小化供熱網絡中所有循環水泵的總運行時間，有利于降低循環水泵能耗和供熱網絡運行成本。

技術領域

本發明涉及一種多能流系統中供熱網絡循環水泵的日前啟停控制方法，屬于多能流系統運行和控制技術技術領域。

背景技術

多能流系統是指由多種類型能量流構成的能量系統，表示電、熱、冷、氣、交通等能量流的相互耦合、轉換和傳輸。多能流系統打破了原來電、熱、冷、氣、交通等能流子系統相對割裂的狀態，實現多類型能源開放互聯，能夠是帶來的效益包括：1)通過多種類型能源的梯級開發利用和智能管理，提高綜合能源利用效率，降低用能成本；2)利用不同能源的特性差異和互補、轉換，提高消納間歇式可再生能源的能力；3)通過多能源的轉供、互補和協調控制，提高供能系統的可靠性，并為電網的運行提供更多可調控的靈活性資源；4)通過多能流系統的協同規劃和建設，減少基礎設施的重復建設和浪費，提高資產利用率。多能流系統一方面具有可觀的效益，另一方面也使原本復雜的能源系統更加復雜。多能流系統由多個能流子系統組成，這些能流子系統之間相互作用和影響，使得多能流系統復雜度顯著增加，體現出許多新的特性，傳統各個能流單獨分析的方法已經難以適應新的要求，亟需發展出新的多能流分析方法。

供熱網絡是多能流系統中的重要組成部分，用于實現熱力的生產、傳輸和利用。其中，循環水泵是驅動供熱網絡中供熱介質循環的重要設備，其電力消耗是供熱網絡能耗的重要組成部分，如何實現循環水泵優化啟停是實現供熱網絡節能降耗的重要內容。在傳統供熱網絡控制方法中，循環水泵啟停主要根據經驗進行人工控制，自動化程度低，容易造成能源浪費。為了充分挖掘多能流系統中供熱網絡的調度靈活性，進一步降低其運行成本，需要研究供熱網絡中循環水泵的日前啟停計劃優化方法，通過嚴謹的數學方法來求解出最優的循環水泵日前啟停計劃，且滿足循環水泵的運行約束。

發明內容

本發明的目的是提出一種多能流系統中供熱網絡循環水泵的日前啟停控制方法，以彌補現有領域研究的空白，建立一種供熱網絡循環水泵的日前啟停優化模型，實現多能流系統中的供熱網絡循環水泵啟停的優化控制。

本發明提出的多能流系統中供熱網絡循環水泵的日前啟停控制方法，包括以下步驟：

(1)建立多能流系統中供熱網絡循環水泵日前啟停控制的目標函數如下：

式中，T為調度時段編號t的集合，I^Pump為循環水泵編號的集合，為供熱網絡中第i個循環水泵在第t個調度時段的開機狀態，為0-1變量，等于1表示第i個循環水泵在第t個調度時段為開機狀態，等于0表示第i個循環水泵在第t個調度時段為關機狀態；

(2)建立多能流系統中供熱網絡循環水泵日前啟停控制的約束條件，包括：

(2-1)建立循環水泵的開機狀態約束方程：

式中，為與供熱網絡中第i個循環水泵在第t個調度時段關聯的總負荷功率，p_h,i為供熱網絡中第i個循環水泵的開啟功率閾值，和p_h,i為從多能流能量管理系統獲取，為供熱網絡中第i個循環水泵在第t個調度時段關聯的總負荷功率超過開啟功率閾值的部分，M為一個任意大的正數，本發明的一個實施例中M＝10¹⁰；