[发明专利]考虑区域热网暂态传热特性的多能流系统优化运行方法

说明书

本发明公开了一种考虑区域热网暂态传热特性的多能流系统优化运行方法，包括：步骤1)基于图论建立考虑回水管网拓扑结构、管段温度变化动态过程和管段传输时延的区域热网暂态传热特性模型，该模型主要包括六个方面内容：热源特性、热负荷特性、节点流量平衡、节点功率融合特性、管段传热特性和管段暂/稳态传热特性判据；步骤2)建立多能流系统运行优化模型，以系统未来4小时内的总运行成本最低为目标函数，结合系统应该满足的运行约束条件，确定多能流系统中各设备的实时出力、热网各热源的实时供回水温度等，实现系统的统一调度和优化运行。本发明考虑了区域热网的暂态传热特性，使多能流系统的最优运行状态与实际运行状态更加吻合。

技术领域

本发明涉及一种多能流系统优化运行方法，具体属于能源系统运行优化技术领域。

背景技术

随着世界能源危机和环境污染问题的日益加重，能源互联网、综合能源系统、“互联网+”智慧能源等创新想法不断涌现，转变能源供给模式，建设清洁高效的现代能源体系具有重要意义。多能流系统依托能源传输技术、能量转换设备和可再生能源等相关技术的不断革新，耦合电网、热网和天然气网等多种能源网络，有利于实现多能协同供应和能源综合梯级利用，逐渐成为能源领域的重要发展趋势之一。

多种能源相互耦合是多能流系统区别于传统能源系统的重要标志之一，各类能源的特性差异对系统的规划运行提出了新的挑战。区域热网作为传输热能的媒介，由于在传输损耗和时间尺度方面与电网具有明显差异，在构建多能协同供应的多能流系统中吸引了广泛的研究关注。

目前对于热网水力工况的研究已趋于成熟，但对热力工况的研究尚处于探索阶段。部分学者仅关注热网的传热特性，使用数值模拟、实验建模等方法，虽然能够获得较高精度的热力数据，但是所用模型较为复杂，求解耗时长，并且需要给定用户热负荷数据和热源供水温度，难以应用于多能流系统的超短期调度中。还有部分学者面向稳态传热问题，对热网的传热特性和网络约束做了大量简化，虽然使得热网模型易于求解，但是当系统调度周期与热网延时相当时，将导致显著的误差。因而问题的关键在于建立一个兼顾精确性和求解复杂度的热网模型，使得多能流系统的最优运行状态与实际运行状态更加吻合的同时，能量管理优化模型又足够容易求解。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，本发明公开了一种考虑区域热网暂态传热特性的多能流系统优化运行方法，通过热网模型集中关注于回水管网的拓扑结构、管段温度变化的动态过程和管段传输的时延特性，能够反映系统超短期调度策略下热网传热的动态过程，使得多能流系统的最优运行状态与实际运行状态更加吻合。同时以系统经济性最优为目标，结合系统应满足的运行约束条件，确定多能流系统中各设备的实时出力、热网各热源的实时供回水温度等，实现系统的统一调度和优化运行。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种考虑区域热网暂态传热特性的多能流系统优化运行方法，包括以下步骤：

步骤1)：基于图论建立考虑回水管网拓扑结构、管段温度变化动态过程和管段传输时延的区域热网暂态传热特性模型，该模型包括六个方面内容：热源特性、热负荷特性、节点流量平衡、节点功率融合特性、管段传热特性和管段暂或稳态传热特性判据；

步骤2)：建立多能流系统运行优化模型，以系统一个滚动周期内的运行成本最低为目标函数，结合系统应该满足的运行约束条件，确定多能流系统中各设备的实时出力、热网各热源的实时供回水温度，实现系统的统一调度和优化运行。

进一步的，本发明所提出的多能流系统优化运行方法，在步骤1)中，将热水管网看作流体网络，每根管道为一条支路，热源、热负荷和管道的连接点为节点；建立区域热网暂态传热特性模型的过程为：

步骤101)考虑热源特性：