[发明专利]一种农村电热联合系统耦合元件规划方法

权利要求书

1.一种农村电热联合系统耦合元件规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立农村电热联合系统的数学模型

农村电热联合系统数学模型包括：电力系统模型、热力系统模型和耦合元件模型；

步骤2：根据系统结构和拓扑确定农村电热联合系统耦合元件规划的方案候选集；

步骤3：根据工程实际的要求，选择衡量候选集中的方案优劣的指标

本发明所述衡量候选集中方案优劣的指标包括：运行成本、弃风弃光惩罚、二氧化碳排放成本；

步骤4：利用电热联合系统多能流潮流计算解算系统能流分布，求解衡量指标，确定最终规划方案

电热联合系统多能流潮流计算的步骤包括：读取参数、变量初始化、计算最大不平衡量、计算雅可比矩阵、更新状态变量、输出电-热联合系统多能流潮流结果。

2.根据权利要求1所述的农村电热联合系统耦合元件规划方法，其特征在于，所述农村电热联合系统的数学模型，表示如下：

(1)电力系统模型

所述电力系统模型表示为以下形式

P_i＝(P_i^G+P_i^RE+P_i^CHP+P_i^BCHP)-(P_i^HP+P_i^EB+P_i^D) (2)

式中U_i、U_j分别为节点i和j的电压幅值，θ_ij为电压相角，g_ij、b_ij分别为节点i和j之间的电导和电纳，P_i、Q_i分别为节点i处有功功率、无功功率，P_i^G、P_i^RE、P_i^CHP、P_i^BCHP为电网、可再生能源、热电联产机组、生物质热电联产机组提供有功功率，P_i^HP、P_i^EB、P_i^D分别为热泵、电锅炉、电负荷消耗有功功率；

(2)热力系统模型

所述流动连续性方程如下表示

Am＝m_q (4)

式中A为流动性关联矩阵，m为管道中流体质量流量向量，m_q为流出或流入节点的质量流量向量，

所述回路压力方程表示为

Bh^f＝0 (5)

式中B为回路系数矩阵，h^f为热力管道的压头损失向量，

所述压头损失方程表示为

h^f＝Km|m| (6)

式中K为阻抗系数，

所述热力平衡方程如下表示。

Φ^D＝C_pm_q(T^s_load-T^o_load) (7)

Φ^G＝C_pm_q(T^s_source-T^r_source) (8)

Φ^G＝Φ^CHP+Φ^BCHP+Φ^HP+Φ^EB (9)

式中Φ^D为负荷节点热功率向量，Φ^G为热源节点热功率向量，T^s_load为负荷节点供热温度向量，T^o_load为负荷节点出口温度向量，T^s_source为热源节点供热温度向量，T^r_source为热源节点回热温度向量，Φ^CHP、Φ^BCHP、Φ^HP、Φ^EB依次为热电联产机组、生物质热电联产机组、热泵、电锅炉提供的热功率向量，C_P为比热容；

所述温度下降方程表示为

式中T^start和T^end分别为管道首段和末端温度，L是热力管道的长度，T^a是环境温度，λ是热力管道每单位长度的传热系数，

所述温度混合方程表示为

(∑m^out)T^out＝∑(mⁱⁿTⁱⁿ) (11)

式中mⁱⁿ、m^out为流入、流出节点的支路质量流量，Tⁱⁿ是流入管道末端的温度，T^out是流出节点的支路流体温度；

(3)耦合元件模型

所述热电联产机组模型表示为

C^CHP＝Φ^CHP/P^CHP (12)

P^CHP＝G^CHPH^gμ^CHP/Δt (13)

式中C^CHP为热电联产机组热电比，G^CHP为热电联产机组消耗的天然气流量，H^g为天然气热值，μ^CHP为热电联产机组的电效率，

所述生物质热电联产机组模型表示为

C^BCHP＝Φ^BCHP/P^BCHP (14)

P^BCHP＝S^BCHPH^sv^sμ^BCHP/Δt (15)

式中C^BCHP为生物质热电联产机组热电比，S^BCHP为生物质热电联产机组消耗秸秆体积、H^s为秸秆热值、v^s为可用秸秆、μ^BCHP为生物质热电联产机组的电效率，

所述热泵模型表示为

Φ^HP＝P^HPη^HP (16)

式中η^HP为制热系数，

所述电锅炉模型表示为

Φ^EB＝P^EBη^EB (17)

式中η^EB为制热系数。