[发明专利]城市热网的柔性分析与结构缺陷诊断及定位方法和系统

说明书

本发明公开了一种城市热网的柔性分析与结构缺陷诊断及定位方法和系统。该方法是首先建立城市热网的映射模型，生成热网在各个工况下的测试用例集合，用于模拟供需两端的不同动态组合。本发明还提出了热网柔性评价的模型和结构缺陷诊断及定位方法，用来量化评估热网结构灵活输运热能的能力及热网运行过程中动态调控的能力。通过诊断获得热网柔性欠佳的区域或管路，以便运行操作人员并对这些柔性欠佳的区域提出优化改造方案。本发明的方法和系统能够为热网的规划设计和优化改造提供更加真实的评估以及实践的可行性。

技术领域

本发明涉及一种城市热网的柔性分析及结构缺陷诊断及定位方法和系统，属于热网优化调度领域。

背景技术

伴随能源转型，以及新型城市能源网络的发展，越来越致力于实现城市能源供应整体效益的最大化。热网作为城市能源网络中的重要组成部分，其在面临大扰动时，快速响应和供应负荷的大幅波动能力直接关系着人们的正常生活和生产活动。

当前城市供热系统运行中，不仅需要依据天气变化调控各热源的热能生产方案，还需要调控热网中各泵、阀的工作点状态组合，以保证安全、均衡、高效的向建筑物输送热能，这一热能输运供应系统的运行调控问题具有大规模、高延迟、强耦合、多约束、时变和非线性的技术特征。因此我国供热供需两端的不确定性给现有热网带来诸多挑战。

其中，热网的柔性是供热企业技术装备水平和管理水平的综合体现。热网灵活输运热能的能力直接关系到清洁供热目标的实现，若热网输运的柔性充足，在采暖季初期可以减少高碳、高成本的尖峰热水锅炉使用，更多地使用低碳、可再生能源，反之，若热网输运的柔性不足，将导致无法包容消纳波动、不确定的低碳及可再生热能，造成弃用浪费。随着经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，热用户对供热的要求也越来越高，因此提高供热柔性既是热用户的期望也是供热企业的目标。

本发明讨论了热网的柔性评估问题以及其结构缺陷的诊断与定位，定义了用于评估城市热网的柔性模型与方法，并针对热网中柔性欠佳的部分进行初步诊断，用于指导热网的改造，以获得优化的柔性改造方案，并用于实际系统的再造。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种城市热网的柔性分析及结构缺陷诊断及定位方法和系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种城市热网的柔性分析与结构缺陷诊断及定位方法，包括如下步骤：

步骤S1，基于结构机理建模，结合运行数据辨识，建立用于热网的热工水力仿真计算的映射模型；

步骤S2，通过回溯算法生成测试用例集合，模拟供需的动态波动组合，结合步骤S1中的映射模型进行计算；

步骤S3，将热网柔性定义为在供需两端组合不确定的条件下，热网在供需之间各工况下进行热能输运的满足程度，给出热网柔性的计算方法，对热网进行评估；

步骤S4，针对步骤S3的评估结果，对热网进行诊断，定位柔性欠佳的区域。

上述技术方案中，进一步的，所述的步骤S1具体为：

S11：建立供热管网的一维严格结构机理模型，基于图论，将供热管网结构及热能输运过程抽象为有向图G的表达，具体由包含热源供给、热用户/热力站需求、管网分叉及汇合等节点的集合V(G)，以及连接各节点的管段的集合E(G)构成，如下：

V(G)＝{V₁,…,V_n,…,V_N}

E(G)＝{E₁,……,E_m,……,E_M}

G＝{V(G),E(G)}