[發明專利]計及精細化熱網模型的電熱綜合能源系統優化調度方法

有效

• 申請號: 202010620645.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111815042B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 劉洪;趙晨曉;葛少云;李吉峰;劉靜儀
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;H02J3/00;H02J3/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

本發明公開了一種計及精細化熱網模型的電熱綜合能源系統優化調度方法：構建考慮精細化阻力的熱網水力模型；構建考慮熱網動態特性的熱力模型；進行電熱綜合能源系統時序潮流計算；進行電熱綜合能源系統優化調度。本發明能夠用于電熱綜合能源系統的暫態分析，分析不同能源網絡的能量交互過程，有利于提高系統運行調度的經濟性，推動綜合能源系統運行的發展，適用于電熱綜合能源系統確定系統運行狀態，為系統調度運行和規劃建設提供分析手段等工作。

技術領域

本發明屬于綜合能源系統運行優化領域，更具體的說，是涉及一種計及精細化熱網模型的電熱綜合能源系統優化調度方法。

背景技術

綜合能源系統是指在規劃、建設和運行等過程中，通過對能源的產生、轉換、存儲、消費等環節進行有機協調與優化后，形成的產供消一體化系統。能源是人類賴以生存和發展的基礎，是國民經濟的命脈，如何在確保人類社會能源可持續供應的同時減少用能過程中的環境污染，是當今世界各國共同關注的熱點。近年來世界經濟發展對能源的需求越來越大，大量化石能源的消耗導致氣候和環境問題愈加嚴重。綜合能源系統可以通過多能互補和能量梯級利用實現提高能源利用效率、促進可再生能源消納的目的，因而成為能源領域關注的焦點。其中綜合能源系統研究最重要的部分則是綜合能源系統的運行調度與規劃建設，而運行調度與規劃建設的基礎是綜合能源系統潮流計算，在獲得系統運行狀態的前提下，才能對綜合能源系統進行進一步研究。與電力系統類似的是，綜合能源系統也需要通過潮流計算確定系統運行狀態，以期為系統調度運行甚至規劃建設等決策工作提供分析手段。然而，由于傳輸介質不同，綜合能源系統中存在耦合關系的多能流在傳輸速度、時間尺度和動態特性方面都有顯著差異。因此，構建各類型能源管網的精細化模型，并在此基礎上提出綜合能源系統時序潮流的準確計算方法，并進行綜合能源系統優化調度是當前亟待解決的問題。

綜合能源系統多能流潮流計算即確定各個子系統的能量流分布，是相關領域研究的基礎，是探究多能互補特性、協同規劃、能量優化調度和協同管理等的重要前提。針對多能流潮流計算的研究主要集中在潮流計算模型和潮流計算方法方面，目前對于潮流計算方法有統一求解法和順序求解法，統一求解法中電熱系統變量統一進行求解，而順序求解法則是不同系統分開進行求解并通過耦合元件順序連接；潮流計算模型方面有簡化的穩態模型、詳細的穩態模型、暫態模型、基于元件耦合的模型和基于能源集線器的模型。計算模型中的電網系統模型研究多采用電力系統穩態模型，而熱網模型則包括了熱網熱力模型和熱網水力模型，對其進行精細化建模以完善熱網系統暫態模型，更好地進行電熱綜合能源系統潮流計算。

對于熱網動態特性的研究主要集中在熱網系統調度和綜合能源系統調度研究中。在熱網系統調度中，構建了包含溫度滯后時間和衰減程度模型的區域供熱系統的動態模型，來計算管道末端的溫度變化。在綜合能源系統調度中，暫態熱網熱力模型主要有延時損耗模型，分階段線性模型，節點法模型等。其中延時損耗模型，使用當前時刻的管道始端溫度來計算下一時刻的管道末端溫度。采用分階段線性模型來描述熱網中動力學過程，管段溫度從初態到穩態的過程隨時間線性變化。采用節點法模型考慮時間延遲和熱量損失，先使用上一時刻管道內各節點溫度估算管道出口溫度，后通過能量損失方程計算熱量損失。

熱網中的熱能傳輸需要借助熱水作為載體，因此供熱管網中水流量變化同樣影響潮流計算。對于熱網水力計算研究，主要是利用質量和能量守恒定律來研究管道內熱水的流動狀態，包含流量連續性模型和回路壓力模型。但是隨著熱網環網的發展，以及對于熱網水力中阻力的精細化區分，熱網管網中，不僅存在熱水在管道內流動與管壁發生摩擦所引起的的沿程阻力損失，也有熱水通過管道阻力元件時由流向或者流速改變所導致的局部阻力損失，兩者共同構成了熱水在管道內的阻力損失。