一种热网热流计算方法技术

本发明专利技术提供一种热网热流计算方法，包括：基于热负荷模型，应用各热负荷的消耗量和各管道的入口温度最小值计算各热负荷的循环水质量流量；基于热源模型，应用各热源的供热量和各管道的入口温度最小值计算各热源的循环水质量流量；其中，各热源的供热量根据供热量最小值对各热源进行分配；供热量最小值为各热负荷的消耗量与热网热损耗最小值之和；热网热损耗最小值根据各管道的入口温度最小值计算获取；基于热网流量模型，根据各热负荷和热源的循环水质量流量，计算各管道的循环水质量流量；将各管道的循环水质量流量和热网传热模型作为限定条件，求解热流方程，将热流作为热网最优热流。本发明专利技术提供的方法，实现了最优热流模型的高效计算。

A heat flow calculation method for heat network

The present invention provides a heat flow calculation method of heat network, which is based on the heat load model, using the consumption of each heat load and the minimum inlet temperature of each pipe to calculate the circulating water mass flow of each heat load; based on the heat source model, the heat supply of each heat source and the minimum inlet temperature of each pipe are used to calculate the circulation of each heat source. The heat supply of each heat source is assigned to each heat source according to the minimum heat supply; the minimum heat supply is the sum of the consumption of heat load and the minimum heat loss of the heat network; the minimum heat loss value of the heat network is calculated according to the minimum inlet temperature of each pipe. The mass flow of circulating water is calculated by heat load and heat source, and the circulating water mass flow of each pipe is calculated. The heat flow equation is solved by using the circulating water mass flow and heat transfer model of the heat network as the limiting condition. The heat flow is used as the optimal heat flow of the heat network. The method provided by this invention realizes efficient calculation of the optimal heat flow model.

【技术实现步骤摘要】
一种热网热流计算方法
本专利技术涉及能源经济
，尤其涉及一种热网热流计算方法。
技术介绍
随着能源危机和环境污染问题的日益严重，通过多能源系统的互补和耦合实现能源利用效率的提高，受到了越来越多研究人员的关注。其中，基于电力系统和热力系统的耦合运行，能够实现能量在电力系统和热力系统间的灵活转换和能量的梯级利用与开发，有利于提高整体能源利用效率。在目前的电热耦合系统的研究中，大多数研究仅仅将热力系统建模为一个供热与用热平衡的系统，并未考虑到热网的网络拓扑、管道参数及热量损耗等等一系列的因素，难以全面地反映出热网的运行特性。而实际上，城市供热系统是以供回水管道为线路、以水为传热工质构建起来的能量网络模型。因此，对于热力系统的分析必须考虑详细的网络模型，获得能量流动、损耗、温度变化等具体信息，才能对热网进行安全经济的分析和调度。为了进行热网的经济运行调度分析，必须根据热网的详细网络模型建立起相应的最优热流模型。然而，热网的最优热流模型是一个非凸非线性的高度复杂的优化模型，现有的研究中并没有提出有效的求解方法，难以投入到工程实践中，给电热耦合系统的运行决策带来极大的不便。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中存在的最优热流模型难以求解的问题，提供了一种热网热流计算方法。一方面，本专利技术提出一种热网热流计算方法，包括：S1，基于热负荷模型，应用所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热负荷的循环水质量流量；基于热源模型，应用所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热源的循环水质量流量；其中，所述各热源的供热量根据供热量最小值对各热源进行分配获取；所述供热量最小值为所述各热负荷的消耗量与热网热损耗最小值之和；所述热网热损耗最小值根据所述各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算获取；S2，基于热网流量模型，根据所述各热负荷和各热源的循环水质量流量，计算各供水管道和回水管道的循环水质量流量；S3，将所述各供水管道和回水管道的循环水质量流量和热网传热模型作为限定条件，求解热流方程对应的热流，将所述热流作为热网最优热流。优选地，所述步骤S1中，基于热负荷模型，应用所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热负荷的循环水质量流量，进一步包括：将所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值代入下式：式中，为热负荷k的消耗量，cp为水的比热容，为热负荷k的循环水质量流量，为热负荷k的供水温度，为热负荷k的回水温度，SHL为热负荷集合；分别将与热负荷k连接的供水管道和回水管道的入口温度最小值作为和优选地，所述步骤S1中，基于热源模型，应用所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热源的循环水质量流量，进一步包括：将所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值代入下式：式中，为热源j的供热量，cp为水的比热容，为热源j的循环水质量流量，为热源j的供水温度，为热源j的回水温度，SHS为热源集合；分别将与热源j连接的供水管道和回水管道的入口温度最小值作为和优选地，所述步骤S1中，热网热损耗最小值根据所述各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算获取，进一步包括：将任一管道的入口温度最小值代入下式，获取该管道的热损耗：式中，ΔQb为管道b的热损耗，λb为管道b的温度损耗系数，为管道b的入口温度，Lb为管道b的长度，Ta为环境温度，Spipe为供水管道和回水管道集合；将各管道的热损耗之和作为热网热损耗最小值。优选地，所述步骤S2中，所述热网流量模型包括流量连续性方程和压力降落平衡方程；所述流量连续性方程包括：其中，和分别为供水管道a和回水管道d的循环水质量流量，和分别为热源j和热负荷k的循环水质量流量，和分别为以节点i为末端的供水管道集合和回水管道集合，和分别为节点i为首端的供水管道集合回水管道集合，和分别为连接节点i的热源集合和热负荷集合，Snode为热网节点集合；所述节点包括热源和热负荷；所述压力降落平衡方程包括：式中，和分别为供水管道a和回水管道d的水压降落，和分别为供水管道a和回水管道d的压力损耗系数，和分别为供水管道a和回水管道d的循环水质量流量，为供水管道集合，为回水管道集合，为供水管道环路集合，为回管道环路集合。优选地，所述步骤S3中，所述热网传热模型包括热负荷模型、热源模型、温度损耗方程和温度混合方程；所述温度损耗方程包括：式中，和分别为管道b的出口温度和入口温度，Ta为环境温度，λb为管道b的温度损耗系数，Lb为管道b的长度，cp为水的比热容，为管道b的循环水质量流量，Spipe为供水管道和回水管道集合；所述温度混合方程包括：式中，和分别为供水管道a和回水管道d的出口温度，和分别为供水管道a和回水管道d的入口温度，和分别为供水管道a和回水管道d的循环水质量流量,和分别为热源j的供水温度和回水温度，和分别为热负荷k的供水温度和回水温度，和分别为热源j和热负荷k的循环水质量流量，和分别为节点i的供水混合温度和回水混合温度，和分别为以节点i为末端的供水管道集合和回水管道集合，和分别为节点i为首端的供水管道集合回水管道集合，和分别为连接节点i的热源集合和热负荷集合，Snode为热网节点集合。优选地，所述步骤S3中，当热源为燃煤产热机组时，所述热流方程如下：minCCU式中，为热网成本，为热流，b0,i、b1,i和b2,i分别为成本系数的常数项、一次项和二次项，SCU为燃煤产热机组集合。另一方面，本专利技术提出一种热网热流计算设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如前所述的方法。又一方面，本专利技术提出一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如前所述的方法。本专利技术提供的一种热网热流计算方法，应用固定的热网管道的循环水质量流量将热流方程约束退化为线性等式约束，简化了热网的最优热流模型，实现了最优热流模型的高效计算，有助于电网详细模型的推广和热网运行特性的全面反映。附图说明图1为本专利技术具体实施例的一种热网热流计算方法的流程示意图；图2为本专利技术具体实施例的一种热网热流计算设备的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。图1为本专利技术具体实施例的一种热网热流计算方法的流程示意图，如图1所示，一种热网热流计算方法，包括：S1，基于热负荷模型，应用所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热负荷的循环水质量流量；基于热源模型，应用所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热源的循环水质量流量；其中，所述各热源的供热量根据供热量最小值对各热源进行分配获取；所述供热量最小值为所述各热负荷的消耗量与热网热损耗最小值之和；所述热网热损耗最小值根据所述各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算获取；S2，基于热网流量模型，根据所述各热负荷和各热源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热网热流计算方法，其特征在于，包括：S1，基于热负荷模型，应用所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热负荷的循环水质量流量；基于热源模型，应用所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热源的循环水质量流量；其中，所述各热源的供热量根据供热量最小值对各热源进行分配获取；所述供热量最小值为所述各热负荷的消耗量与热网热损耗最小值之和；所述热网热损耗最小值根据所述各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算获取；S2，基于热网流量模型，根据所述各热负荷和各热源的循环水质量流量，计算各供水管道和回水管道的循环水质量流量；S3，将所述各供水管道和回水管道的循环水质量流量和热网传热模型作为限定条件，求解热流方程对应的热流，将所述热流作为热网最优热流。

【技术特征摘要】
1.一种热网热流计算方法，其特征在于，包括：S1，基于热负荷模型，应用所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热负荷的循环水质量流量；基于热源模型，应用所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热源的循环水质量流量；其中，所述各热源的供热量根据供热量最小值对各热源进行分配获取；所述供热量最小值为所述各热负荷的消耗量与热网热损耗最小值之和；所述热网热损耗最小值根据所述各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算获取；S2，基于热网流量模型，根据所述各热负荷和各热源的循环水质量流量，计算各供水管道和回水管道的循环水质量流量；S3，将所述各供水管道和回水管道的循环水质量流量和热网传热模型作为限定条件，求解热流方程对应的热流，将所述热流作为热网最优热流。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，基于热负荷模型，应用所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热负荷的循环水质量流量，进一步包括：将所述热网中预先设定的各热负荷的消耗量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值代入下式：式中，为热负荷k的消耗量，cp为水的比热容，为热负荷k的循环水质量流量，为热负荷k的供水温度，为热负荷k的回水温度，SHL为热负荷集合；分别将与热负荷k连接的供水管道和回水管道的入口温度最小值作为和3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，基于热源模型，应用所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算各热源的循环水质量流量，进一步包括：将所述热网中各热源的供热量和各供水管道和回水管道的入口温度最小值代入下式：式中，为热源j的供热量，cp为水的比热容，为热源j的循环水质量流量，为热源j的供水温度，为热源j的回水温度，SHS为热源集合；分别将与热源j连接的供水管道和回水管道的入口温度最小值作为和4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，热网热损耗最小值根据所述各供水管道和回水管道的入口温度最小值计算获取，进一步包括：将任一管道的入口温度最小值代入下式，获取该管道的热损耗：式中，ΔQb为管道b的热损耗，λb为管道b的温度损耗系数，为管道b的入口温度，Lb为管道b的长度，Ta为环境温度，Spipe为供水管道和回水管道集合；将各管道的热损耗之和作为热网热损耗最小值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅生伟，魏韡，薛小代，曹阳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11