[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

说明书

本发明公开了一种基于热网偏微分方程约束的热电联产系统日前调度方法。本发明采用的技术方案为：首先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；其次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；最后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。本发明所提出的优化调度方法能够反映热网的真实运行状态，并提升热电联产系统运行经济性。

技术领域

本发明属于能源系统运行优化技术领域，涉及一种基于热网偏微分方程约束的热电联产系统日前调度方法。

背景技术

热电联产系统是综合能源系统的一种表现形式，以热电联产机组为核心，通过对发电后余热进行回收利用实现电能和热能的联合供应。热电联产系统基于热能的综合梯级利用，一次能源利用率可超过60％，远高于燃煤电厂。目前，北欧部分国家的热电联产机组已经占据了火电总机组数目的60％以上；我国80％的工业供热和30％的民用供热也均来自热电联产机组。

热电联产是解决我国城市供热热源结构不合理、热电供需矛盾突出、供热热源能效低污染重等问题的主要途径之一。国家发改委、国家能源局等五部门联合下发了《关于印发热电联产管理办法的通知》(发改能源〔2016〕617号)，对我国热电联产行业的各个环节进行了规范，并提出力争实现北方大中型以上城市热电联产集中供热率达到60％以上的目标。积极发展热电联产有利于提高能源综合利用效率、防治大气污染问题、缓和区域性用电用热矛盾等，是构建低碳、高效、节能、环保的能源供应体系的重要手段之一。

区域热网是连接热电厂与热用户之间的媒介，通常呈辐射状。我国城市热网集中供热半径可达数十公里，供热规模大，传输距离远，传热特性复杂，难以精细化调度。目前已有诸多文献研究区域热网的传输时延与传热特性，但多采用数值仿真或者实验测试方法，模型复杂且难以应用于系统的优化调度；部分关于热电联产系统优化调度的研究中所用热网模型则过于简化，难以反映热网的暂态传热特性，优化结果与实际运行状态差距大，缺乏实用性。

发明内容

为真实反映热网运行状态，并最大限度地减少热电联产系统的运行成本，提升热电联产系统经济性，本发明提供一种基于热网偏微分方程约束的热电联产系统日前调度方法。

本发明采用的技术方案如下：基于热网偏微分方程约束的热电联产系统日前调度方法，其包括：

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。

本发明具有的有益效果如下：本发明所提出的基于热网偏微分方程约束的优化调度方法，充分考虑了电、热子系统的传输网络特性，能够反映热网的真实运行状态，最大限度提升热电联产系统运行的经济性。

附图说明

图1是本发明的系统结构图；

图2是本发明的流程图；

图3是本发明的电、热功率调度结果图；

图4是本发明的供水管网节点温度运行状态图；

图5是本发明的回水管网节点温度运行状态图。

具体实施方式