[發明專利]一種朗肯-熱泵系統供需匹配的多時間尺度組分調控方法

在審

• 申請號: 202211458764.6
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN116066192A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 王志奇;張思風;夏小霞;張華龍;左青松;李新;皮文博
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K13/02;F01K7/00;F01K21/00;F01K25/08;F01K27/00;G06F30/20;G06Q50/06
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• 代理人: 暫無信息

1.一種朗肯-熱泵系統供需匹配的多時間尺度組分調控方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據建筑物歷史冷熱電負荷需求，對朗肯-熱泵系統進行設計，確定系統蒸汽發生器、膨脹機、冷凝器、工質泵、壓縮機、蒸發器、熱力膨脹閥以及組分調節裝置等部件的主要結構參數及設備容量。

(2)根據系統設計結果，建立主要部件的變工況數學模型，并根據部件之間的熱質傳遞關系，建立朗肯-熱泵系統的變工況數學模型。

(3)分析組分濃度與環境溫度對系統變工況性能的耦合影響規律，以朗肯-熱泵系統綜合性能最優為目標，確定系統不同負荷輸出與環境溫度下的最優組分，獲得最優組分的Map圖。

(4)分析對建筑冷熱電負荷影響較大的因素，建立建筑短期負荷的神經網絡預測模型，并利用建筑歷史冷熱電負荷對神經網絡進行訓練，確定最佳的神經網絡預測模型。

(5)根據氣象臺的實時天氣預報數據，利用短期負荷預測模型，對建筑日前與日內冷熱電負荷需求進行預測。

(6)結合朗肯-熱泵系統的變工況數學模型，并以建筑日前冷熱電負荷需求為約束條件，以系統能源利用效率及投資回收期為目標，建立系統日前優化調度模型，在對日前優化調度模型進行優化，確定系統日前冷熱電負荷的調度計劃。

優化調度目標為：

設定的約束條件為：

所述優化調度目標中，η為能源利用率；W_net(t)為凈輸出功率；Q_cool(t)為制冷量；Q_heat(t)為制熱量；Q_in(t)為輸入熱功率。PBP為投資回收期；k為利率；C_tot為總投資成本；C_w為電價；C_cool為單位制冷量價格；C_heat為單位制熱量價格；LT為系統壽命；Δt為步驟(5)中所述時間間隔；f_k為成本系數。

設定的約束條件中，W_net(t)為凈輸出功率；W_grid(t)為電網傳輸功率；W_bp(t)為用戶需求電功率。Q_cool(t)為制冷量；Q_bc(t)為用戶冷負荷；Q_heat(t)為制熱量；Q_bh(t)為用戶熱負荷。

(7)在遵循日前調度計劃的基礎上，以系統收益波動最小為目標，建立日內分層多時間尺度滾動優化調度模型，通過滾動優化確定系統冷熱電能的日內分層調度計劃。在日內分層優化調度模型中，上層主要調控響應時間較長的冷熱能，在滿足上層冷熱能需求的基礎上，下層主要調控響應時間較短的電能，以減小系統的波動。

上層優化目標為：

上層優化目標中，F₁為單位冷熱能成本；以t₀時刻為起始時刻，d為時間間隔數，Δt₁為日內冷熱能調度間隔，取Δt₁＝5min；C_w為電價；W_grid(t)為電網傳輸功率；μ_cool為冷量調整懲罰價格，ΔQ_cool(t₁)為t₁時刻冷量調節量；μ_heat為熱量調整懲罰價格，ΔQ_heat(t₁)為t₁時刻熱量調節量。

下層優化目標為：

下層優化目標中，F₂為單位電能成本；同樣以t₀時刻為起始時刻，以n為時間間隔數，Δt₂為日內電能調度間隔，取Δt₂＝15min；C_w為電價；W_grid(t)為電網傳輸功率；μ_cool為冷量調整懲罰價格，ΔQ_cool(t₂)為t₂時刻冷量調節量；μ_heat為熱量調整懲罰價格，ΔQ_heat(t₂)為t₂時刻熱量調節量。

(8)根據系統冷熱電能的日前-日內調度規律，并結合系統冷熱能與最優組分的Map圖，確定滿足建筑物負荷需求的系統組分日前-日內分層的多時間尺度調控方案。