[发明专利]基于热网偏微分方程约束的热电联产系统日前调度方法

权利要求书

1.基于热网偏微分方程约束的热电联产系统日前调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，基于热力学第一定律，建立能够反映热网暂态传热特性的偏微分方程模型；

步骤2，将上述热网偏微分方程进行差分处理，并将差分得到的代数方程组作为部分约束条件，以日运行成本最小为目标函数，建立热电联产系统日前优化调度模型；

步骤3，根据基于热网偏微分方程约束的热电联产系统日前调度模型，确定系统中各个设备的调度计划，联络线的计划功率，以及热网的运行状态，所述各个设备包括抽汽冷凝式热电机组、发电机、电锅炉、燃气锅炉、热泵和储能电站；

所述步骤1的具体内容包括：

所述热网由多根相互连接的长直管道构成，取其中一根长直热水管道作为研究对象，将热源端设为原点位置，沿着水流方向设为x轴正方向，建立一维坐标系；

步骤1.1：假设水力工况稳定，对位于x处长为dx的管道微元应用热力学第一定律得：

dU＝dQ+dW (1)

式中：dU为该微元的内能增量；dQ为外界向该微元传递的热量；dW为外界对该微元做的功；忽略管壁的摩擦热影响，dW取零，式(1)写为：

式中：为前一个微元通过热传导传递给该微元的热量；为该微元通过热传导传递给下一个微元的热量；为前一个微元内热水流入该微元时带来的热量；为该微元内热水流向下一个微元时带走的热量；为该微元通过管壁向外界散失的热量；

步骤1.2：该微元的内能增量为：

式中：c为管道内热水比热容；为热水的质量流量；v为热水的流速；T为热水温度；

步骤1.3：所述的和由式(4)计算：

式中：q_x和q_x+dx分别为管道x处和x+dx处的热流密度；A为热水横截面积；由热传导定律知，热流密度与温度梯度成正比，但方向相反，故q_x和q_x+dx由式(5)计算：

式中：λ^w为管道内热水的导热系数；

步骤1.4：所述的和由式(6)计算：

式中：T_x和T_x+dx分别为管道x处和x+dx处的热水温度，满足式(7)：

步骤1.5：所述的由式(8)计算：

式中：T^a为管壁外环境温度；R为管壁单位长度热阻；

步骤1.6：将各物理量代入式(2)化简得描述管道暂态传热特性的控制方程：

式中：ρ为热水的密度；

为求解该控制方程，设置如下初边值条件：

式中：为初始时刻管道内各处的水温分布函数；ψ(t)为管道热水流入端的水温变化与时间的函数关系。