[发明专利]一种电热互联综合能源系统辐射状热网模型及其系统

摘要

本发明基于传热学原理和管网基本理论，推导和建立了一种可快速求解的电热互联综合能源系统辐射状热网模型，该模型将温度与流量解耦，将供水网络与回水网络解耦，无需迭代求解非线性方程组，短距离管道只需求解一元一次方程，长距离管道只需求解一元二次方程，且误差分析表明该模型求解精度非常高，模型简单，计算量小，且不存在收敛性问题。算例分析验证了本发明所提模型的有效性与合理性。

主权项

1.一种电热互联综合能源系统辐射状热网模型，电热互联综合能源系统分为水力模型和热力模型，水力模型有两类约束方程：节点流量平衡方程和压头损失方程：其中，A为网络关联矩阵，为热网管道流量，为节点流入负荷流量，h_f为由摩擦损失引起的管道压降，K为管道阻力系数；热力模型有两类约束方程：热负荷功率方程、管道温降方程：其中，式(9)为热负荷功率方程，式(10)为管道温降方程，式(11)为节点功率守恒方程，Φ为热负荷，T_s为节点供水温度，T_o为节点回水温度，T_start为管道首端温度，T_end为管道末端温度，T_a为外界环境温度，λ为传热系数，L为管道长度，C_p是水比热容，m_in是流入节点的管道流量，m_out是流出节点的管道流量，T_in是输入管道末端的温度，T_out是节点混合温度；其特征是，将温度与流量解耦，将供水网络与回水网络解耦，首先将热网中管道温降方程，即式(10)泰勒展开，保留2阶项，则有：对于理想辐射状热网中的相邻节点1与节点2，分别运用式(14)计算管道温降，可得：将式(20)推广至多根管道有：实际热网管道流量m₁≠m₂≠…≠m_i，因此式(21)为近似模型，令则有：计算n₁,n₂…n_i‑1数值时，忽略管网热损耗，设流经管道i的热量为当计算流入负荷节点管道流量m_i时，令其中k表示流量m_i流经的管道编号，当k＝i时，n_i＝1，对于式(22)令：式(22)简写为：Am_i²+Bm_i+C＝0   (23)求解式(23)即可获得节点管道流量，将流量带入管道温降方程即可得各节点供水温度，同理可得各节点回水温度，实现辐射型热网潮流计算。