[發明專利]一種基于疊加解耦法的質調節熱力系統能流快速計算方法

在審

• 申請號: 202110400837.5
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113111555A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 顧偉;張蘇涵;陸帥
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F17/11;G06F17/16;G06Q50/06;G06F119/08
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張恩慧

1.一種基于疊加解耦法的質調節熱力系統能流快速計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟10)以環境溫度為參考溫度，構建熱力系統動態模型，并根據質調節特征進行簡化；

步驟20)基于簡化的支路熱傳導方程，構建熱力系統溫度動態映射方程與權重矩陣，根據權重矩陣中的數值，確定熱力系統中的溫度映射方向；

步驟30)根據溫度映射方向，將原始熱力系統解耦為若干個由單一熱源供熱的輻射狀熱力系統；

步驟40)分別計算各解耦系統內的能流分布，原始熱力系統的能流分布即為多個解耦系統的線性疊加。

2.根據權利要求1所述的一種基于疊加解耦法的質調節熱力系統能流快速計算方法，其特征在于，所述步驟10)具體包括：

步驟101)假設T_p’為實際的管道溫度向量，為實際的管道出口溫度向量，為實際的管道入口溫度向量，T’為節點溫度向量；以環境溫度T_a為參考溫度，則所需的管道溫度向量T_p，管道出口溫度向量管道入口溫度向量節點溫度向量T分別表示為：

步驟102)構建熱力系統動態模型，包括節點溫度混合方程、節點熱功率方程以及支路熱傳導方程，其中支路熱傳導方程通過有限元法描述；節點溫度混合方程表示為：

式中，m_b表示支路b的管道流量，表示支路b的管道出口溫度，V表示熱力系統節點集，G_s,i和G_e,i分別表示以節點i為入口、出口的管道集，T_i表示節點i的溫度；

節點熱功率方程表示為：

φ＝Cρd(T_s-T_r) (3)

式中，φ為節點熱功率向量，C為工質比熱容，d為節點注入流量向量，T_s和T_r分別為節點供水、回水溫度向量，ρ為工質密度；

支路熱傳導方程表示為：

式中，m_t為t時刻系統內的管道流量向量；為不計熱損失t時刻的管道出口溫度向量；為不計熱損失t-δ時刻的管道入口溫度向量，為不計熱損失t-γ時刻的管道入口溫度向量；Δt為時間元，A為管道截面積向量，L為管道長度向量，R_t表示從t-γ到t時刻注入管道的流量向量，S_t表示從t-δ+1到t時刻注入管道的流量向量，γ為t時刻流出管道的部分流量流入管道的時刻標記，δ為t-1時刻流出管道的部分流量流入管道的時刻標記，γ和δ為常數；R_t和S_t分別表示為：

計及熱損后，支路熱傳導方程得到進一步修正：

式中，為計及熱損后的t時刻管道出口溫度向量，J_p,t為t時刻支路熱損系數向量，λ為管道散熱系數向量；

步驟103)根據質調節特征，簡化質調節熱力系統模型；質調節熱力系統中，支路流量向量m_t為常數，即m_t＝m，于是，R_t，S_t和J_p,t表示為：

于是，支路熱傳導方程簡化為：

式中，μ_q1和μ_q2用于定量描述支路的熱損程度和延時特性。