一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法及系统，对光伏发电机组预测出力和风电发电机组预测出力；对蓄热供暖建立通用质量、能量、动量守恒模型，并建立通用管道向外放热模型、放热系数模型和通用管道金属壁热平衡模型；通过上述模型建立供热管网蓄热能力潜力分析模型；建立蓄热装置储释倍率蓄热能力潜力分析模型，得到蓄热供暖系统动态可调节潜力；将光伏发电机组预测出力和风电发电机组预测出力以及蓄热供暖系统动态可调节潜力反馈给电力调度中心，由电力调度中心调整蓄热供暖系统出力，最大化消纳可再生能源出力，满足用户热负荷需求，实现蓄热供暖系统与电网的互动。本发明专利技术促进了新能源消纳，满足了电网安全稳定运行的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法及系统
本专利技术涉及一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法及系统，属于综合能源系统供暖系统领域。
技术介绍
能源是人类赖以生存和发展的基础，是国民经济发展的命脉，而建筑耗能在全部耗能中所占的比例为25％-35％。其中，建筑耗能主要表现在建筑的供暖供冷等形式上。如何在保证满足热负荷需求基础上，充分利用可再生能源，并配合电网精准切负荷，减少电网冲击，是当今世界各国学者和研究人员共同关注的问题。因为煤炭、石油、天然气等传统化石能源具有不可再生性，因此发掘新能源、开展可再生能源的规模化开发利用和充分消纳，已成为解决人类社会发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择。近年来，我国能源结构已开始发生转变，光伏风电等分布式清洁能源占比不断提升。并且“十三五”规划以来，我国大力倡导节能减排，并出台了许多节能降耗的政策。蓄热供暖系统动态可调节潜力分析技术的使用，一方面促进了新能源消纳，实现了能源的清洁利用；另一方面，基于供暖系统可调度潜力分析，满足了电网安全稳定运行的需求。在满足系统供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法，其特征在于，包括：/n基于气象预测数据，对光伏发电机组预测出力和风电发电机组预测出力；/n对蓄热供暖建立通用质量、能量、动量守恒模型，并建立通用管道向外放热模型、放热系数模型和通用管道金属壁热平衡模型；/n通过上述模型建立供热管网蓄热能力潜力分析模型和建立蓄热装置储释倍率蓄热能力潜力分析模型；/n基于供热管网蓄热能力潜力分析模型和蓄热装置储释倍率蓄热能力潜力分析模型得到蓄热供暖系统动态可调节潜力；/n将光伏发电机组预测出力和风电发电机组预测出力以及蓄热供暖系统动态可调节潜力反馈给电力调度中心，由电力调度中心调整蓄热供暖系统出力，最大化消纳可再生能源出...

【技术特征摘要】
1.一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法，其特征在于，包括：
基于气象预测数据，对光伏发电机组预测出力和风电发电机组预测出力；
对蓄热供暖建立通用质量、能量、动量守恒模型，并建立通用管道向外放热模型、放热系数模型和通用管道金属壁热平衡模型；
通过上述模型建立供热管网蓄热能力潜力分析模型和建立蓄热装置储释倍率蓄热能力潜力分析模型；
基于供热管网蓄热能力潜力分析模型和蓄热装置储释倍率蓄热能力潜力分析模型得到蓄热供暖系统动态可调节潜力；
将光伏发电机组预测出力和风电发电机组预测出力以及蓄热供暖系统动态可调节潜力反馈给电力调度中心，由电力调度中心调整蓄热供暖系统出力，最大化消纳可再生能源出力，满足用户热负荷需求，实现蓄热供暖系统与电网的互动。


2.根据权利要求1所述的一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法，其特征在于，蓄热供暖系统包括：光伏发电机组、风电发电机组、蓄热站、大电网、低压变压器、电能母线、供热管网、用户电负荷、用户热负荷，蓄热站包括：蓄热装置机组和高压热水泵机组，光伏发电机组和风电发电机组通过电能母线与用户电负荷、蓄热站以及低压变压器低压侧端连接，蓄热装置机组与高压热水泵机组相连，并通过供热管网和用户热负荷连接。


3.根据权利要求1所述的一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法，其特征在于，对光伏发电机组预测出力和风电发电机组预测出力，包括：



式中，Rn(t)表示第n个光伏发电机组t时段的光照强度，An为第n个光伏发电机组的光伏组件面积，为第n个光伏发电机组的温度系数，为第n个光伏发电机组的直流变换环节MPPT效率，βn为第n个光伏发电机组的功率温度系数，为第n个光伏发电机组的环境实际温度，为第n个光伏发电机组的环境参考温度，为第n个光伏发电机组的t时段预测出力，为光伏发电机组t时段总预测出力，n取值为1,…,N，N为光伏发电机组的总个数；ρ0为空气密度，Rm为第m个风力发电机组的风轮半径，Vm(t)为第m个风力发电机组的t时段风速，为第m个风力发电机组的最大风能利用系数，为第m个风力发电机组的t时段预测出力，为风力发电机组t时段总预测出力，m取值为1,…,M，M为风力发电机组的总个数。


4.根据权利要求1所述的一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法，其特征在于，对蓄热供暖建立通用质量、能量、动量守恒模型，并建立通用管道向外放热模型、放热系数模型和通用管道金属壁热平衡模型，包括：
通用质量守恒模型为：



式中：D为热水流量，D＝Fρw，ρ为热水密度，w为热水流速，y为管道长度，F为供热管管道截面积，τ为时间；
通用能量守恒模型为：



式中：Q1为管内流动热水向管壁金属放热量；u为热水的内能，H为热水的焓，P为热水的压力，F为管道截面积；
通用动量守恒模型为：






式中：Pd为单位管长的压力损失，σ为管道内层单位面积摩擦力，d2为微元体当量直径；通用管道向外放热模型为：
Q2＝α2πd2(Tj-Tw)＝α2a2(Tj-Tw)
式中：Q2为管道金属管壁向管外放热量，d2为管子内径，a2为单位长度管子的内表面积，Tj、Tw分别为金属和管外温度，α2为放热系数；
放热系数模型为：
α2≈K2Dn′≈K2D0.8
式中：K2为常数；n′为常数；
通用管道金属壁热平衡模型：



式中：mj为单位长度管道的金属质量，cj为管道的金属比热，Q1为管内流动热水向管壁金属放热量。


5.根据权利要求4所述的一种蓄热供暖系统动态可调节潜力分析方法，其特征在于，供热管网蓄热能力潜力分析模型为：



式中：Q管网为供热管网蓄热潜力，I为管网中所有管道的总数；
Q管,i＝d1(s)*(η1(s)-η2(s))*Δτ
式中：Q管,i为一段长度为l编号为i的管道蓄热潜力；



Ta＝τ0+adTm，
式中：s为传递函数模型中特定表示符号，q1(s)为管道内热水的热流量；η1(s)为管道热水进口焓，η2(s)为管道热水出口焓；d1(s)为管道内热水进口质量流量；Tm为金属蓄热时间常数，τ0为热水流过长度为l管道的时间，



式中：Mj为单相放热管的金属总质量，Mj＝lmj；A2为单相放热管的内壁总表面积，A2＝la2；mj为单位长度管道的金属质量，cj为管道的金属比热，α20为稳态工况下的管内平均放热系数，a2为单位长度管道的内表面积，
T10、T20分别为稳态工况下管道进口温度值、管道出口温度值，l为管道长度；(Tj-Tw)0为稳态工况下金属管壁与管外热水的平均温度差；D0为稳态工况下热水流量；cp为热水的定压比热。


6.根据权利要求5所述的一种蓄热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨冬梅，耿健，崔志国，张兴华，陈永华，杜炜，刘刚，杨肖，何国鑫，傅金洲，陈卉，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国网电力科学研究院有限公司，南瑞集团有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32