[發明專利]一種計及能流延遲特性的綜合能源系統拓撲優化方法

有效

• 申請號: 202010436001.6
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111626587B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 鐘崴;王安陽;林小杰;吳燕玲;周懿
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種計及能流延遲特性的綜合能源系統拓撲優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟S1，建立包括蒸汽、熱水輸送網絡，冷凍水、冷空氣輸送網絡以及壓縮空氣輸運網絡在內的綜合能源系統網絡機理模型；

步驟S2，計算各能流輸運網絡末端工質溫度和流量隨源端波動的響應特性；

步驟S3，建立多種能流最低綜合延遲的目標函數，其中，各能流延遲的權重系數由模糊層次分析法獲得；

步驟S4：構建供需工況組合集，建立綜合能源系統拓撲優化問題的約束條件，設定多種能流供需匹配約束與綜合能源系統網絡節點空間分布約束；

步驟S5，采用粒子群優化算法求解上述步驟S3的目標函數與步驟S4的約束條件構成的優化問題，得到綜合能源系統最優拓撲規劃方案；

所述的步驟S2中，針對蒸汽、熱水和冷凍水的輸送網絡，因其均包括流量、溫度響應延遲，故采用如下步驟計算其輸送網絡末端工質溫度、流量隨源端波動的響應特性：

首先將源側與用戶側處的工質溫度和流量參數輸入綜合能源系統網絡機理模型，并對能流傳輸網絡的保溫層、管道厚度影響因素作相應的轉換，從而獲得綜合能源系統網絡內各處的溫度、壓力和流量分布；

其次，保持源側工質參數不變，令能流網絡中工質的質量流量階躍式增大，待工質參數接近穩定后，又以階躍的方式減小到原來流量水平，計算用戶側工質完成響應的時間，從而獲得該工況下的流量響應特性；

最后，保持源側工質壓力與流量不變，令源側工質溫度階躍式增大，待工質參數接近穩定后，又以階躍的方式減小到原來供溫水平，計算用戶側工質完成響應的時間，從而獲得該工況下的溫度響應特性；

所述的步驟S2中，針對冷空氣及壓縮空氣輸送網絡，因其僅有流量響應延遲，故采用如下步驟計算其輸送網絡末端工質溫度、流量隨源端波動的響應特性：

首先，在綜合能源系統網絡機理模型中輸入所需要計算的工況下源側與用戶側的工質流量，獲得能源網絡各處壓力和流量分布；

隨后，在源側其它參數不變的條件下，令源側工質流量階躍式增大，待工質參數接近穩定后，又以階躍的方式減小到原來水平，計算用戶側工質完成響應的時間；

所述的步驟S3中，將綜合能源系統拓撲網絡各節點用戶各能流的標準化延遲響應時間之和作為目標函數：

式中，L、M、N分別表示用戶節點數量、能流類別和響應種類；D_ijk為第i個用戶第j種能流的第k種響應的完成時間；D_jkmax、D_jkmin分別為所有用戶中第j種能流的第k種響應的最大和最小完成時間；w_j為不同能流延遲響應所占目標函數的權重。

2.根據權利要求1所述的計及能流延遲特性的綜合能源系統拓撲優化方法，其特征在于：所述的步驟S1中，冷空氣及壓縮空氣輸運網絡僅需建立水力模型，而蒸汽、熱水、冷凍水輸送網絡除水力模型外，還需建立熱力模型。

3.根據權利要求2所述的計及能流延遲特性的綜合能源系統拓撲優化方法，其特征在于：建立綜合能源系統通用性水力模型，水力模型要求工質在綜合能源網絡中流動應滿足網絡基本定理：各管道的流量在各節點處應滿足流量連續性方程，即節點處流入流量等于流出流量；在一個輸運閉合回路中，工質在各管道中流動的壓頭損失之和為0，即

式中，A_s為綜合能源系統網絡的節點-支路關聯矩陣；m_t為各管道流量；m_q,t為各節點流出流量；B_h為綜合能源系統網絡的回路-支路關聯矩陣；h_f,t為壓頭損失向量，其計算方法為

h_f,t＝Km_t|m_t| (2)

式中，K為管道的阻力系數矩陣。