考虑管网动态及设备变效率特性的综合能源系统规划方法.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CN113704931A(43)申请公布日2021.11.26(21)申请号202110703513.9G06F113/08(2020.01)(22)申请日2021.06.24G06F113/14(2020.01)G06F119/06(2020.01)(71)申请人中国电力科学研究院有限公司G06F119/08(2020.01)地址100089北京市海淀区清河小营东路G06F119/14(2020.01)15号(72)发明人郭苏宋国涛王丹丹李芳孙璐杨小煜(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人石艳红(51)Int.Cl.G06F30/18(2020.01)G06F30/25(2020.01)G06F30/28(2020.01)G06F111/04(2020.01)权利要求书4页说明书10页附图3页(54)发明名称考虑管网动态及设备变效率特性的综合能源系统规划方法(57)摘要本发明公开了考虑管网动态及设备变效率特性的综合能源系统规划方法，包括如下步骤：步骤1、求解最佳输入热功率：以热源点的输入质量流量为优化变量，以热流管道温度与基准温度差值之和最小为上层目标函数，采用粒子种群算法对上层目标函数进行求解，得到最佳输入热功率；步骤2、求解最优容量分配：将步骤1求解的最佳输入热功率，作为容量规划的约束条件，以经济性最优为目标函数，得到最优容量分配。本发明在考虑设备变效率特性和管网动态热传输模型的同时，对热源点质量流量以及设备容量进行优化，从而在保证管网运行可靠的情况下，节省成本。CN113704931ACN113704931A权利要求书1/4页1.考虑管网动态及设备变效率特性的综合能源系统规划方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、求解最佳输入热功率：以热源点的输入质量流量为优化变量，以热流管道温度与基准温度差值之和最小为上层目标函数，采用粒子种群算法对上层目标函数进行求解，得到最佳输入热功率；步骤2、求解最优容量分配：将步骤1求解的最佳输入热功率，作为容量规划的约束条件，得到最优容量分配。2.根据权利要求1所述的考虑管网动态及设备变效率特性的综合能源系统规划方法，其特征在于：步骤1中，供热管网包括a个热源点和b个负荷点，共形成a+b个管网节点；热源点与负荷点之间以及负荷点与负荷点之间均通过一根热流管道相连接，热流管道的总数量为P，并将每根热流管道均沿水流方向按照△x的间隔，分为c等份；则第i根热流管道的第xpipe等份在当前t时刻的温度为Ti(x,t)；其中，1≤i≤P，1≤x≤c；上层目标函数的表达式为：其中，Fsec表示热流管道温度与基准温度的差值之和；Tstandard表示基准温度，为设定值；T表示供热管网的总供热时间。3.根据权利要求2所述的考虑管网动态及设备变效率特性的综合能源系统规划方法，其特征在于：采用粒子种群算法对上层目标函数进行求解的方法，包括如下步骤：步骤11、根据稳态下的水力计算模型，建立热源点输入质量流量与热流管道质量流量的关系模型；步骤12、在供热管网水力特性不变的情况下，根据供热管网的动态热传输模型，建立关pipe于热流管道质量流量的Ti(x,t)计算模型：步骤13、联立步骤11建立的热源点输入质量流量与热流管道质量流量的关系模型和步pipe骤12建立的Ti(x,t)计算模型，将热源点输入质量流量作为随机粒子种群，对上层目标函数进行求解，得到最佳热源点输入质量流量以及最佳热源点输入质量流量所对应的最佳输入热功率。4.根据权利要求3所述的考虑管网动态及设备变效率特性的综合能源系统规划方法，其特征在于：步骤11中，热源点输入质量流量与热流管道质量流量关系模型的建立方法，包括如下步骤：步骤11A、选择热松弛节点：从a个热源点中任意选择一个作为热松弛节点，假设选择第a个热源点作为热松弛节点；步骤11B、建立如下式的t时刻的去除热松弛节点的管网节点质量流量集式中：为第1个热源点的质量流量，待优化变量；为第2个热源点的质量流量，待优化变量；为第3个热源点的质量流量，待优化变量；为第a‑1个热源点的2CN113704931A权利要求书2/4页质量流量，待优化变量；为第1个负荷点的质量流量；为第2个负荷点的质量流量；为第b个负荷点的质量流量；步骤11C、建立如下式的t时刻的热流管道质量流量集式中：为第1根热流管道的质量流量；为第2根热流管道的质量流量；为第3根热流管道的质量流量；为第i根热流管道的质量流量；为第P根热流管道的质量流量；步骤11D、建立热源点输入质量流量与热流管道质量流量的关系模型为：式中，k为迭代次数；J为水力计算的雅可比矩阵；ΔF为水力失配矢量；Ar为去除松弛节点后的基本关联矩阵；B为基本回路矩阵；K为热流