[發明專利]一種考慮管網模型的電熱綜合能源系統模型預測控制方法

在審

• 申請號: 202211043555.5
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115933548A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 曹新記;陳亮;蔡駿;嚴穎
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

為充分挖掘熱力管網自身儲熱調節能力，本發明提出一種考慮管網模型的電熱綜合能源系統模型預測控制方法。基于管道虛擬分解法建立了管道網絡模擬動態模型，用于計算管網的延遲時間，該方法與傳統舍入方法相比能夠有效避免管道分段造成的誤差累積問題；制定電熱綜合能源系統日前調度策略；基于所提出的管道虛擬分解法建立電熱綜合能源系統日前調度模型；以電網聯絡線功率和儲能預估輸出值與日前調度值之間的誤差最小為目標，建立電熱綜合能源系統日內滾動優化模型；通過求解模型得到綜合能源系統日內實時控制策略。本方案不僅使得綜合能源系統運行更加平穩，并且降低了系統與電網交換功率的波動性，提升了電網運行穩定性，從而提高了新能源的消納能力。

技術領域

本發明涉及綜合能源系統運行與控制領域，尤其涉及一種考慮管網模型的電熱綜合能源系統模型預測方法。

背景技術

隨著不可再生資源的日益枯竭和全球環境問題的越發嚴重，近年來具有不確定性的可再生能源大規模接入電網對系統靈活性提出了更高的要求。綜合能源系統依據各種能源的互補特性進行統一規劃運行，其具有調度靈活的特點，但由于綜合能源系統內多種能源形勢高度耦合，使得綜合能源系統運行更加復雜。

在現有的通用管道模型中，管道傳輸延遲時一般表述為時間間隔的數量，傳統的延遲計算方法是需要在介質經過的每一根管道時都進行舍入計算，有可能導致誤差累計。不能滿足調度的要求。

在現有的預測模型中，新能源出力和負荷在大時間尺度下的預測仍存在不準確的問題，這些問題會導致新能源發出的電力不能夠及時被消納，同時還會引起電網聯絡線的功率波動。

發明內容

針對以上問題，本發明提出一種考慮管網模型的電熱綜合能源系統模型預測控制方法。

為實現本發明的目的，提供一種考慮管網模型的電熱綜合能源系統模型預測控制方法，包括如下步驟：

S1：基于管道虛擬分解法，建立管道網絡動態模型；

S2：基于所述管道網絡動態模型制定電熱綜合能源系統日前調度模型；

S3：基于所述電熱綜合能源系統日前調度模型獲取電熱綜合能源系統的電網聯絡線功率和儲能預估輸出值，再基于所述電網聯絡線功率和儲能預估輸出值求解電熱綜合能源系統日內滾動優化模型，并在求解過程中不斷修正可調節設備的輸出功率，此求解過程即為電熱綜合能源系統日內實時控制策略。

進一步地，所述管道網絡動態模型具體包括：

管道節點流量平衡：

其中，P、i、in和out分別表示管道、道編號、流入節點和流出節點，m_k,t表示在t時刻第k根管道內的質量流量，Ω表示節點管道的集合；

溫度混合：

其中，和分別表示流出管道的水溫和混合后水溫；

管道能量損耗：

λ_i＝πd_iμ；

其中，C_w表示管道中水的比熱容，μ表示管道熱損失系數，d_i表示管道直徑，L_i表示管道長度，T_a表示環境溫度，m_i,t表示i管道的質量流量，表示i管道的始端溫度，表示i管道的末端溫度；

管道傳輸延遲：

首先，通過上述管道溫度損耗模型計算未虛擬分解的主管道的溫度損失，再轉換熱為功率損失，如式：

其中，表示管道的功率損耗，表示主管道末端溫度，表示主管道始端溫度，m_1,t表示主管道的質量流量；