基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法技术

本发明专利技术提供了一种基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法，包括：输入网络/负荷/设备数据，解析拓扑，形成各类关联矩阵；设置热网和电网待求初值，建立热电联合系统静态潮流模型；结合关联矩阵，通过矩阵变换建立线性化热力模型，构建热网中的供水温度、回水温度直接计算格式；计算热网水力、热力工况，全局通过交叉迭代至收敛，输出热电耦合机组的电功率；基于计算所得热电耦合环节电功率，利用牛顿‑拉夫逊法计算电力系统潮流。本方法构建多类关联矩阵将热力模型线性化，从而直接求解，避免了热力模型的迭代环节，实现了静态热电联合潮流的高效精确求解。

Hybrid solution method of static combined thermal power flow based on linearized thermal model

【技术实现步骤摘要】
基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法
本专利技术属于能源系统运行优化
，具体地说，涉及一种基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法。
技术介绍
当今社会经济发展导致能源需求日益增长，能源供需矛盾日益突出。提高能源综合利用效率、降低污染气体排放已成为世界范围内的社会问题。美国在2001年提出集成能源系统的发展计划，意在实现电气和天然气的协同规划；欧盟在欧盟第7框架(FP7)中，提出了“泛欧网络”和“智能能源”的概念。我国要发展热电联供、热电冷三联供技术，建设多能互补的智慧能源系统和多能系统综合能源系统。可见，发展多能耦合的综合能源系统，实现能源的高效清洁利用，是推进能源产业发展的必然选择。热电联合系统是电网、热网通过热电耦合单元耦合的典型多能互补系统，其潮流计算是综合能源各种分析计算的基础。现有的热电联合系统潮流计算方法一般完全参考电力系统构建，包含热网-电网交替迭代算法和联合计算方法。热网模型中，通常参考基尔霍夫电流/电压方程及欧姆定律建立节点流量平衡、回路压降平衡和热力平衡方程。但传统热网模型由于水力、热力的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1)输入网络/负荷/设备数据，解析拓扑，形成各类关联矩阵，包括热网的降阶节点-支路关联矩阵，回路-支路关联矩阵，供/回水网的节点流出流量-管道关联矩阵，节点流入流量-管道关联矩阵，节点流出温度-管道起始温度关联矩阵；/nS2)设置热网和电网待求初值，建立热电联合系统静态潮流模型，包括热网的水力模型、热力模型和电网潮流模型；/nS3)结合关联矩阵，通过矩阵变换建立线性化热力模型，构建热网中的供水温度、回水温度直接计算格式；/nS4)计算热网水力、热力工况，其中热网水力工况通过牛顿-拉夫逊法迭代求解，热力工况通过...

【技术特征摘要】
1.基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1)输入网络/负荷/设备数据，解析拓扑，形成各类关联矩阵，包括热网的降阶节点-支路关联矩阵，回路-支路关联矩阵，供/回水网的节点流出流量-管道关联矩阵，节点流入流量-管道关联矩阵，节点流出温度-管道起始温度关联矩阵；
S2)设置热网和电网待求初值，建立热电联合系统静态潮流模型，包括热网的水力模型、热力模型和电网潮流模型；
S3)结合关联矩阵，通过矩阵变换建立线性化热力模型，构建热网中的供水温度、回水温度直接计算格式；
S4)计算热网水力、热力工况，其中热网水力工况通过牛顿-拉夫逊法迭代求解，热力工况通过矩阵变换直接求解，全局通过交叉迭代至收敛，输出热电耦合机组的电功率；基于计算所得热电耦合环节电功率，利用牛顿-拉夫逊法计算电力系统潮流。


2.根据权利要求1所述的基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法，其特征在于，所述步骤S1)包括如下子步骤：
步骤S11)对热网中节点分类：假设热网中存在nn个节点，n个非平衡节点，nm条支路，nl个回路，ns个待求供水温度点，nr个回水温度点，n1个热负荷，n2个热源；根据图论，各类节点数的关系表示为：



步骤S12)根据热网的节点支路信息生成节点-支路关联矩阵A0，不含平衡节点的降阶节点-支路关联矩阵A，回路-支路关联矩阵B，供/回水网的节点流出流量-管道关联矩阵As-np和Ar-np，节点流入流量-管道关联矩阵As-pn和Ar-pn，节点流出温度-管道起始温度关联矩阵As和Ar；矩阵中各元素可表示为：


















式中，Sns和Snr分别为待求供水温度Ts,out和待求回水温度Tr,out的节点集，Snn为热网节点集；Snm为热网管道集。


3.根据权利要求1所述的基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法，其特征在于，所述步骤S2)包括如下子步骤：
步骤S21)设置热网和电网待求点初值，建立静态热电联合系统模型；首先建立水力模型，包含节点流量平衡方程和回路压降平衡方程，可表示为：



式中，m为管道流量，mq为节点注入流量，Δhj为管道j的压降，kj为管道j的热阻系数，Sn为热网的非平衡节点集，Snm为热网中的管道集；
步骤S22)建立热网的热力模型，包含管道温降方程、节点能量平衡方程和负荷热能平衡方程，表示为：



式中，Tpe/ps分别为管道的末端温度和起始温度，Ta为环境温度，λ为管道单位长度的导热系数，l为管道长度，Tin/out分别为节点的流入和流出温度，min/out分别为节点的流入和流出流量，Cρ为水的比热容，φ为负荷热功率；
步骤S23)建立电网潮流模型，包含电压平衡方程和功率平衡方程，表示为：
Vi＝|Vi|(cosθi+jsinθi)(10)



式中，SE为电网中的节点集；NE为电网中的节点总数，Pload和Qload分别为电网中的负荷的有功功率和无功功率；V为电网中的节点电压向量；|V|和θ分别为电网中节点电压的幅值和相角；Pgen和Qgen分别为电网中发电机组的有功功率和无功功率；PCHP和QCHP分别为热电联产机组的有功功率和无功功率；Yij为电网中节点i和节点j之间的互导纳。


4.根据权利要求1所述的基于线性化热力模型的静态热电联合潮流混合求解方法，其特征在于，所述步骤S3)包括如下子步骤：
步骤S31)首先对供水网进行分析：结合关联矩阵，用管道末端温度表示节点流入温度，对热力模型中的节点能量平衡方程进行变换，表示为：
Ms-npTs,out＝Ms-pnTs,pe(12)
式中，Ms-np和Ms-pn分别表示供水网中节点流出/流入流量矩阵，Ts,out为供水网中待求供水温度集，Ts,pe为供水网中管道末端温度集；节点流出流量矩阵可分为节点流至管...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，张苏涵，姚帅，周苏洋，吴志，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32