[發明專利]基于熱管網約束自適應調節的綜合能源系統優化調度方法

有效

• 申請號: 202110138564.1
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112766604B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 包哲靜;葉楊莉;劉睿捷;于淼;陸玲霞;郭曉鋼
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F30/20;G06F111/04;G06F111/08;G06F113/04;G06F113/06;G06F113/14;G06F119/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種基于熱管網約束自適應調節的綜合能源系統優化調度方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟1：建立考慮水力熱力的動態傳熱過程熱網模型，該模型包括：

1.1熱管網通過保溫層、土壤層的徑向散熱；其過程建模如下：

由徑向散熱推導得到保溫層微元溫度公式為：

其中，D_out和D_in分別為管道外徑和內徑，Δx為管線微元長度，c_b為保溫層比熱容，ρ_b為保溫層密度，R_wb為水管與保溫層之間的熱阻，R_bs為管道與土壤之間的熱阻，T_soil為土壤溫度，和分別為管線l的第k段微元水及保溫層在仿真時刻τ的溫度；

1.2熱管網沿著水流動方向的軸向散熱；其過程建模如下：

管道內水的溫度隨時間τ和位置x變化的偏微分方程如下式所示：

其中，為管道中水流的橫截面積，c_w為水的比熱容，ρ為水的密度，M_l,τ為管線l在仿真時刻τ的質量流速，μ為管道的熱傳遞系數，對上式采用有限差分法進行求解，推導得到熱管網內水溫公式為：

1.3考慮徑向散熱和軸向散熱的管道動態傳熱模型；

步驟2：建立多時間尺度熱電綜合能源系統優化調度模型，步驟如下：

2.1根據管道動態傳熱模型構建熱網動態模型；

2.2建立電網直流潮流模型；

2.3建立熱電耦合元件模型；

2.4將不同仿真時間尺度下的熱網動態模型與電網直流潮流模型，通過熱電耦合元件模型集成在統一的預測時間窗下，形成熱電綜合能源系統優化調度模型；

步驟3：自適應動態調節熱網水溫約束，步驟如下：

3.1根據在某一時間窗內的預測風電功率、熱負荷以及電負荷，求解熱電綜合能源系統優化調度模型，得到該時間窗內各仿真時刻點下的CHP機組出力與向大電網購電的調度值；

3.2在實時調度中，用CHP機組消納實際風電與預測值的不平衡量；

3.3基于實際CHP機組出力，結合管道動態傳熱模型，求解得到熱管網中的實際水溫；

3.4進行水溫越限概率統計，并根據預先設置的水溫越限概率允許的上界值，自適應動態調節水溫約束邊界值；

3.5將滾動優化時間窗向前推進，并將更新過的水溫約束邊界值應用于下一時間窗內的優化調度中。

2.根據權利要求1所述的一種基于熱管網約束自適應調節的綜合能源系統優化調度方法，其特征在于，所述步驟1.3中，考慮徑向散熱和軸向散熱的管道動態傳熱模型的建模過程包括：

A)熱負載和換熱站的熱交換模型

管線l-1的末端與管線l的始端連至熱負載g，水依次流經管線l-1的末端、熱負載g、管線l的始端，在負載上發生的熱交換由下式表示：

其中，L為管線l-1的長度，為負載g在仿真時刻τ的熱需求功率；

管線i的末端與管線j的始端與換熱站相連，換熱站的熱能由CHP機組熱輸出來提供，其熱交換由下式表示：

其中，B_heat為與換熱站相連的所有節點，為τ時刻的CHP機組輸出的熱功率；

B)熱管網中的水力模型

管線j和j+1的末端與管線l的始端交匯在一起，熱水在節點混合后，流出節點的熱水溫度相同，由下式表示：

管線j和j+1的末端、管線l和l+1的始端匯合于一點，其流量平衡表示為：

M_j,τ+M_j+1,τ＝M_l,τ+M_l+1,τ

熱管網中的水溫有標稱推薦的上下界約束：T_max和T_min，但該約束是柔性的，水溫的柔性約束表示為：

為了使水溫的約束越限出現的概率在長期運行過程中保持在期望的上限α值附近，在熱網水溫約束中引入動態松弛因子h_T，即熱網水溫約束為：

動態松弛因子h_T根據當前的水溫越限概率與期望上限值之前的偏差、該偏差相鄰兩個時刻間的變化，以及變化率的動態特性進行自適應調節。