[發明專利]考慮熱損非線性的變流量變溫度區域供熱系統調度方法

有效

• 申請號: 202110454066.8
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113108353B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 馮皓清;董祥飛;盧文強
• 申請（專利權）人: 杭州鴻晟電力設計咨詢有限公司
• 主分類號: F24D3/02
• 分類號: F24D3/02;F24D3/08;F24D3/10;F24D19/10
• 代理公司: 杭州創智卓英知識產權代理事務所(普通合伙) 33324
• 代理人: 張迪

本發明涉及一種考慮熱損非線性的變流量變溫度區域供熱系統調度方法，包括：建立供熱管網模型，將熱源、用戶分別設為不同的節點，通過管道相連；根據建立的供熱管網模型，構建供熱最優調度策略的目標函數與約束條件；通過McCormick Envelope優化方法，對目標函數和約束條件進行處理，將非線性問題轉化為線性問題；對構建的線性優化問題進行求解，得到在滿足約束條件的情況下，獲得供熱最優調度策略；區域供熱系統基于供熱最優調度策略進行相應的調度。將本發明的優化調度方法應用于區域熱網供熱問題中，可將供熱溫度和流量都為變量，并且考慮管網熱損耗的情況下，得出最優調度策略，減少系統運行成本與損耗，提高系統的經濟性。

技術領域

本發明涉及一種基于區域供熱系統優化調度的技術領域，特別是涉及一種考慮熱損非線性的變流量變溫度區域供熱系統調度方法。

背景技術

區域供熱系統是指對一定區域內的建筑物群體，由熱源、熱網、用戶三部分組成，由一個或者多個熱源提供熱量，通過區域統一供熱管道輸送給用戶，滿足用戶的熱負荷需求。熱電廠提供的熱水經供熱管道輸送至用戶端，為用戶提供熱量，而供熱后溫度降低的熱水再經由供熱管網回水管道送回熱電廠再次加熱以供循環使用。在管道中的熱水會存在一定的損耗，即管道始端的水溫高于管道末端的水溫。如果供熱管道長度很長，這種損耗就不能忽略，在供熱系統優化調度過程中必須要考慮這種損耗。

供熱管道中產生的熱損耗與熱水的流量和熱水溫度有關。在區域供熱系統中，熱力調節的主要方式分為質調節和量調節。其中質調節是指保持熱水流量不變，通過控制溫度調控熱負荷；量調節是指保持溫度不變調控流量。在質調節和量調節的模式下，優化問題都為一個線性優化問題。目前對考慮熱損的優化調度為了避免熱損的非線性問題，大多采用質調節的方式，但是由于量調節在快速響應和靈活性方面的優勢，有學者提出將兩種調節方式相結合的方法。因此原來適用于質調節的計算方法雖然便于求解，但是不適用于質調節和量調節相結合的情況。也有研究將管道內熱量損耗的數學表達式進行一階展開，避免了非線性的問題，但是這樣做帶來的影響是熱量損耗與熱水的流量無關，這顯然不符合實際的情況，不適用于精度要求較高的場景。若將熱量損耗的表達式進行二階展開，雖然能提高精度，使之符合實際情況，解決上述問題，但是同時會引入非線性的決策變量。同時，如果將管道內的熱水流量和溫度都作為決策變量，也會引入非線性的約束條件。因此如何在優化中考慮熱量損耗的非線性，同時將流量和溫度都作為變量考慮，是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術中的供熱系統優化調度過程精度不高的缺陷，從而提供一種考慮熱損非線性的變流量變溫度區域供熱系統調度方法。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種考慮熱損非線性的變流量變溫度區域供熱系統調度方法，應用于區域供熱系統，區域供熱系統包括熱源、管道和用戶；所述方法包括：

建立供熱管網模型，將所述熱源、所述用戶分別設為不同的節點，通過管道相連；

根據建立的供熱管網模型，構建供熱最優調度策略的目標函數與約束條件；

通過McCormick Envelope優化方法，對目標函數和約束條件進行處理，將非線性問題轉化為線性問題；

對構建的線性優化問題進行求解，得到在滿足所述約束條件的情況下，使得供熱的管道熱損耗最小時各個管道的流量和水溫，獲得供熱最優調度策略；

所述區域供熱系統基于供熱最優調度策略進行相應的調度。

優選地，所述建立供熱管網模型包括：

事先確定所述熱源、所述用戶以及管道的拓撲結構，確定每段管道的長度L、熱水流量的上下限m_max、m_min；熱水溫度的上下限T_max、T_min；管道所處的環境溫度T_a、熱源供水溫度以及回水溫度