[发明专利]基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法

权利要求书

1.一种基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：建立考虑水力热力的动态传热过程热网模型，该模型包括：

1.1热管网通过保温层、土壤层的径向散热；其过程建模如下：

由径向散热推导得到保温层微元温度公式为：

其中，D_out和D_in分别为管道外径和内径，Δx为管线微元长度，c_b为保温层比热容，ρ_b为保温层密度，R_wb为水管与保温层之间的热阻，R_bs为管道与土壤之间的热阻，T_soil为土壤温度，和分别为管线l的第k段微元水及保温层在仿真时刻τ的温度；

1.2热管网沿着水流动方向的轴向散热；其过程建模如下：

管道内水的温度随时间τ和位置x变化的偏微分方程如下式所示：

其中，为管道中水流的横截面积，c_w为水的比热容，ρ为水的密度，M_l,τ为管线l在仿真时刻τ的质量流速，μ为管道的热传递系数，对上式采用有限差分法进行求解，推导得到热管网内水温公式为：

1.3考虑径向散热和轴向散热的管道动态传热模型；

步骤2：建立多时间尺度热电综合能源系统优化调度模型，步骤如下：

2.1根据管道动态传热模型构建热网动态模型；

2.2建立电网直流潮流模型；

2.3建立热电耦合元件模型；

2.4将不同仿真时间尺度下的热网动态模型与电网直流潮流模型，通过热电耦合元件模型集成在统一的预测时间窗下，形成热电综合能源系统优化调度模型；

步骤3：自适应动态调节热网水温约束，步骤如下：

3.1根据在某一时间窗内的预测风电功率、热负荷以及电负荷，求解热电综合能源系统优化调度模型，得到该时间窗内各仿真时刻点下的CHP机组出力与向大电网购电的调度值；

3.2在实时调度中，用CHP机组消纳实际风电与预测值的不平衡量；

3.3基于实际CHP机组出力，结合管道动态传热模型，求解得到热管网中的实际水温；

3.4进行水温越限概率统计，并根据预先设置的水温越限概率允许的上界值，自适应动态调节水温约束边界值；

3.5将滚动优化时间窗向前推进，并将更新过的水温约束边界值应用于下一时间窗内的优化调度中。

2.根据权利要求1所述的一种基于热管网约束自适应调节的综合能源系统优化调度方法，其特征在于，所述步骤1.3中，考虑径向散热和轴向散热的管道动态传热模型的建模过程包括：

A)热负载和换热站的热交换模型

管线l-1的末端与管线l的始端连至热负载g，水依次流经管线l-1的末端、热负载g、管线l的始端，在负载上发生的热交换由下式表示：

其中，L为管线l-1的长度，为负载g在仿真时刻τ的热需求功率；

管线i的末端与管线j的始端与换热站相连，换热站的热能由CHP机组热输出来提供，其热交换由下式表示：

其中，B_heat为与换热站相连的所有节点，为τ时刻的CHP机组输出的热功率；

B)热管网中的水力模型

管线j和j+1的末端与管线l的始端交汇在一起，热水在节点混合后，流出节点的热水温度相同，由下式表示：

管线j和j+1的末端、管线l和l+1的始端汇合于一点，其流量平衡表示为：

M_j,τ+M_j+1,τ＝M_l,τ+M_l+1,τ

热管网中的水温有标称推荐的上下界约束：T_max和T_min，但该约束是柔性的，水温的柔性约束表示为：

为了使水温的约束越限出现的概率在长期运行过程中保持在期望的上限α值附近，在热网水温约束中引入动态松弛因子h_T，即热网水温约束为：

动态松弛因子h_T根据当前的水温越限概率与期望上限值之前的偏差、该偏差相邻两个时刻间的变化，以及变化率的动态特性进行自适应调节。