[發明專利]一種面向工業園區的供水-供能耦合規劃方法

在審

• 申請號: 202011173809.6
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112381267A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 馮艷;王濤;劉志松;王程;高寧;劉笑洋;郭玲;秦小安;萬淑娟;金燕云;錢雷;胡凡麒;榮芳;李文娟
• 申請（專利權）人: 武漢供電設計院有限公司;國網湖北省電力有限公司武漢供電公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 胡盛登

1.一種面向工業園區的供水-供能耦合規劃方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：首先分別建立配電網模型、供熱網模型以及配水網模型，包括光伏發電、火電機組、CHP機組這些供能設備，以及水泵、電儲能、蓄水裝置這些輔助設備；

步驟2：基于所建立模型，搭建一個相互依賴和作用的水-能聯系網絡的耦合規劃模型，結合耦合元件搭建有相互耦合關系的具體規劃模型；

步驟3：結合水-能網絡構建以總投資運行成本為目標函數的混合整數非線性規劃模型，通過IPOPT求解器對其進行優化求解，并給出最優供能方案，并探究如何合理配置儲能、蓄水設備來優化投資運行成本。

2.根據權利要求1所述的一種面向工業園區的供水-供能耦合規劃方法，其特征在于，所述配電網模型的建立具體為：

采用交流配網模型模擬接有光伏發電以及與其他網絡相耦合的電力負荷的供電網絡，工業園區中配電網中節點電壓約束如式(1)所示，其中電壓上下限采用0.95p.u.和1.05p.u.，支路容量約束如式(2)所示，S_ij,max表示支路ij上允許通過的最大功率，交流潮流模型中線路電流約束為含有二次項的等式(3)，可通過令進一步簡化約束，其中表示支路電流的平方，表示節點電壓平方，

供電網節點有功功率平衡約束如式(4)所示，其中表示接于節點j的發電機，表示接于節點的電力負荷，表示接于節點j的水泵機組，表示接于節點j的光伏發電機組，i∈u(j)表示以節點i為末端i為首端的線路，i∈v(j)表示以節點i為首端i為末端的輸電管道，表示光伏發電功率，g_j表示節點j對地電導，分別表示電網中接入的各類負荷：水泵、熱網水泵以及電網常規負荷的有功功率，式(5)為線路電壓降落約束，

儲能約束為式(6)-(8)，其中表示電儲能的蓄電量，表示電儲能的充電功率，表示電儲能的放電功率，和分別表示電儲能的充電和放電效率，和分別表示電儲能的蓄電量下限和上限避免過充和過放損害電池壽命，表示電儲能的充電功率上限，表示電儲能的放電功率上限，

3.根據權利要求2所述的一種面向工業園區的供水-供能耦合規劃方法，其特征在于，所述配水網模型的建立具體為：

在供水網中，水負荷包括工業用水負荷、CHP供電單元耗水與開式熱網的水損耗，供水網中節點平衡方程如式(9)所示，其中Ξ表示一系列接于節點w設備，其中表示以節點w為管道首節點和末節點的水網管道集合，表示水網管道流量，表示出水裝置的提取和注入流量，表示大型儲水裝置的取水流量，表示管道流量的上限，表示大型儲水裝置取水量上限；其中負荷處水網自身負荷之外，還包括有CHP機組運行耗水以及熱網補給耗水為CHP機組耗水系數，式(10)為水網管道流量限制，大型儲水裝置流量約束為式(11)，

在供水網中，普通管道和裝有水泵管道的水力特性分別如式(12)和(13)所示，其中為壓力系數；采用恒速水泵模型，即含有水泵的管道壓力約束需要考慮水泵水頭壓力可以通過近似線性表達式(14)求得，其中由于含有水泵的管道水流方向確定，不需要對方向進行進一步的約束和處理，表示水泵壓力系數，表示管道壓力損耗系數，表示水網節點壓力上下限，表示水泵效率，表示水泵能耗，表示水泵所在管道流量，表示水泵產生的壓頭，π_w,s,t表示水網節點壓力，整個供水網中節點壓頭約束為式(15)，水泵能耗方程如(16)所示，