一种计及电热气网络的综合能源系统多目标运行优化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109978625A(43)申请公布日2019.07.05(21)申请号201910240933.0(22)申请日2019.03.28(71)申请人河海大学地址210024江苏省南京市鼓楼区西康路1号(72)发明人钟永洁孙永辉许周王建喜翟苏巍熊俊杰(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.G06Q30/02(2012.01)G06Q50/06(2012.01)权利要求书5页说明书13页附图3页(54)发明名称一种计及电热气网络的综合能源系统多目标运行优化方法(57)摘要本发明提供了一种计及电热气网络的综合能源系统多目标运行优化方法，根据获取的综合能源系统主要信息建立包括天然气网络、电力网络、热力网络的综合能源系统子网络模型；然后，建立包括电锅炉、热电联供系统、补燃型生物质锅炉、太阳能集热器的综合能源系统典型耦合设备模型；其次，基于经济效益和环境效益最大化，建立多目标运行优化模型，并设置综合能源系统运行约束条件，包括耦合设备运行约束、联络线功率交换约束、子网络运行约束；最后，对多目标运行优化模型求解，并输出综合能源系统主要信息。本发明通过算例分析验证所述模型和方法对综合能源系统运行优化的有效性，本发明可为综合能源系统多目标运行优化提供借鉴。CN109978625ACN109978625A权利要求书1/5页1.一种计及电热气网络的综合能源系统多目标运行优化方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)输入综合能源系统信息，包括拓扑架构信息、子网络信息、耦合设备信息、经济效益信息、环境效益信息、运行约束信息、各类型负荷信息；(2)建立综合能源系统子网络模型，包括天然气网络模型、电力网络模型、热力网络模型；(3)建立综合能源系统耦合设备模型，包括电锅炉模型、热电联供系统模型、补燃型生物质锅炉模型、太阳能集热器模型；(4)建立综合能源系统多目标优化模型，包括经济效益优化模型、环境效益优化模型、多目标优化方法；(5)设置综合能源系统运行约束条件，包括耦合设备运行约束、联络线功率交换约束、子网络运行约束；(6)输出综合能源系统信息，包括子网络关键状态量信息、耦合设备出力信息、能源消耗信息、二氧化碳排放信息、联络线功率交换信息。2.根据权利要求1所述的一种计及电热气网络的综合能源系统多目标运行优化方法，其特征在于：步骤(2)建立综合能源系统子网络模型包括：(21)天然气网络模型天然气管道模型为：式中：mij为天然气管道内的天然气流量；κij为天然气管道的特征参数；sij为管道内天然气流量方向特征参数；i、j为天然气网络的不同节点编号；πi、πj分别为天然气网络节点i、j的节点压强；燃气轮机驱动的燃气压缩机模型为：式中：qjk为燃气轮机驱动的压缩机消耗的天然气流量；kcom为燃气轮机驱动的压缩机物理特征参数；mjk为流入燃气轮机驱动的压缩机的天然气流量；rjk为燃气轮机驱动的压缩机的压缩比；z为燃气轮机驱动的压缩机的压缩因子；(22)电力网络模型式中：Pm、Qm分别为电力网络节点m的注入有功、无功功率；m、n为电力网络不同节点编号；Um、Un分别为m、n节点的电压幅值；Gmn、Bmn分别为支路mn的电导、电纳；θmn为节点m、n电压的相角差；n∈m表示所有与电力网络节点m相连的支路，且支路端点分别为节点m、n；2CN109978625A权利要求书2/5页(23)热力网络模型热力网络的水力模型为：式中：Ah为节点-支路关联矩阵；m为热力管道流量向量；m0为热力网络节点净热负荷流量；Bh为热力网络回路矩阵；ΔHb为热力管道的压降向量；Hp热力管道循环泵向量；热力网络的热力模型为：式中：Φl、Φs分别为热负荷需求的热功率、热源供应的热功率；分别为流过热负荷、热源的热水流量；分别为流进热负荷的供水温度、流出热负荷的回水温度；分别为热源的供水温度、回水温度；Cp热力网络的热水比热容参数；mout、Tout分别为流出节点的热水流量、热水温度；min、Tin分别为流入节点的热水流量、热水温度；分别为热力管道的首端、终端热水温度；为热力管道所处的环境温度；λp为热力管道的传热系数；Lp为热力管道的长度；mp为热力管道内的热水流量。3.根据权利要求1所述的一种计及电热气网络的综合能源系统多目标运行优化方法，其特征在于：步骤(3)建立综合能源系统耦合设备模型包括：(31)电锅炉模型式中：ηeh为电锅炉的热效率；为电锅炉消耗的电能；为电锅炉输出的热能；(32)热电联供系统模型式中：ηCHP为热电联供系统的发电效率；FCHP为热电联供系统消耗的天然气量；PCHP为热电联供系统的发电功率；QCHP为热电联供系统的制热功率；ηloss为热电联供系统