一种综合能源供热系统的功率分配方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种综合能源供热系统的功率分配方法及装置，包括：根据综合能源供热系统中的能量损耗量确定综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值；利用综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值确定电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例；基于电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例对综合能源供热系统进行电能供热功率和天然气供热功率分配，该方案考虑了系统传输耗量，简化了之前复杂的计算方法，同时计算出系统损耗量，并得到系统运行的最优方案。并得到系统运行的最优方案。并得到系统运行的最优方案。

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源供热系统的功率分配方法及装置


[0001]本专利技术涉及综合能源供热系统运行条件分析领域，具体涉及一种综合能源供热系统的功率分配方法及装置。

技术介绍

[0002]随着经济社会的发展，能源与人类生活的密切性不断增加，能源生产、分配、输运和使用的科学性与合理性不仅仅关乎到能源产业本身，也将对经济转型发展、环境保护及社会安全等诸多方面产生重要影响。虽然当前能源系统建设取得了巨大成就，但再生能源消纳困难、环境污染严重、整体能效偏低等问题仍较为严重。这是由于传统的城市能源供给主要分为电力、燃气、供热等几个分项，分别由相应的能源部门分项完成。这种各自为政、缺乏统筹的供能方式由于没有考虑不同能源种类间的相互转换特性，不仅造成了资源和设施的浪费，也无法发挥各类能源特性互补的优势，影响整个能源利用效率的提高。
[0003]综合能源供热系统的整体优化所产生的节能潜力远大于单个用能对象节能改造所具有的节能效果。因此亟需一种综合能源供热系统整体优化方案。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种综合能源供热系统的功率分配方法，考虑了系统传输耗量，简化了之前复杂的计算方法，同时计算出系统损耗量，并得到系统运行的最优方案。
[0005]本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：
[0006]一种综合能源供热系统的功率分配方法，其改进之处在于，所述方法包括：
[0007]根据综合能源供热系统中的能量损耗量确定综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值；
[0008]利用综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值确定电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例；
[0009]基于电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例对综合能源供热系统进行电能供热功率和天然气供热功率分配。
[0010]优选的，所述根据综合能源供热系统中的能量损耗量确定综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值，包括：
[0011]以综合能源供热系统中的能量损耗量最小为目标构建目标函数，并利用内点法求解该目标函数，获取所述综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值。
[0012]进一步的，按下式确定所述目标函数：
[0013][0014]上式中，f为综合能源供热系统中的能量损耗量，n为综合能源供热系统中电力供
热设备总数量，m为综合能源供热系统中燃气轮机总数量，T为综合能源供热系统中燃气锅炉总数量，为综合能源供热系统中第i个电力供热设备的供热效率，为综合能源供热系统中第i个电力供热设备的所需功率，为综合能源供热系统中第j个燃气轮机的供热效率，为综合能源供热系统中第j个燃气轮机的所需功率，为综合能源供热系统中第t个燃气锅炉的供热效率，为综合能源供热系统中第t个燃气锅炉的所需功率，P
hτ
为综合能源供热系统中第h个压缩机耗气的等效功率。
[0015]进一步的，按下式确定所述预先建立的综合能源供热系统损耗目标函数对应的平衡约束条件：
[0016][0017]上式中，L
h
为热负荷功率，v
MT
为天然气供热部分燃气轮机的分配系数，0＜v
MT
＜1，P
e
为综合能源供热系统的电能供热功率，P
g
为综合能源供热系统的天然气供热功率；
[0018]按下式确定所述预先建立的综合能源供热系统损耗目标函数对应的非平衡约束条件：
[0019][0020]上式中，为综合能源供热系统的电能供热功率最小值，为综合能源供热系统的电能供热功率最大值，为综合能源供热系统的天然气供热功率最小值，为综合能源供热系统的天然气供热功率最大值。
[0021]优选的，所述利用综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值确定综合能源供热系统中电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例，包括：
[0022]按下式确定综合能源供热系统中电能供热功率的分配比例α：
[0023][0024]按下式确定综合能源供热系统中天然气供热功率的分配比例β：
[0025][0026]上式中，n为综合能源供热系统中电力供热设备总数量，m为综合能源供热系统中燃气轮机总数量，T为综合能源供热系统中燃气锅炉总数量，为综合能源供热系统中第i个电力供热设备的所需功率，为综合能源供热系统中第i个电力供热设备的供热效率，为综合能源供热系统中第j个燃气轮机的供热效率，为综合能源供热系统中第t个燃气锅炉的供热效率，L
h
为热负荷功率，v
MT
为天然气供热部分燃气轮机的分配系数，0＜v
MT
＜1，P
e
为综合能源供热系统的电能供热功率，P
g
为综合能源供热系统的天然气供热功率。
[0027]进一步的，按下式确定综合能源供热系统中第h个压缩机耗气的等效功率Phτ：
[0028][0029]上式中，a为压缩机的能量转换效率常数，b为压缩机的能量转换效率一次项常数，c为压缩机的能量转换效率二次项常数，H
hτ
为综合能源供热系统中第h个压缩机的功率消耗量；
[0030]其中，按下式确定综合能源供热系统中第h个压缩机的功率消耗量H
hτ
：
[0031][0032]上式中，η为压缩机效率，f
hmn
为天然气网中通过第h个压缩机的体积流量，ρ为天然气的密度，Z
hk
为综合能源供热系统中第h个压缩机的压缩因子；T
hk
为综合能源供热系统中第h个压缩机的温度，r为气体绝热指数，π
m
为天然气网中管道的首端节点的压力，π
n
为天然气网中管道的末端节点的压力。
[0033]优选的，所述基于电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例对综合能源供热系统分配电能供热功率和天然气供热功率，包括：
[0034]分配综合能源供热系统的电能供热功率为αP，分配综合能源供热系统的电能供热功率为βP，其中，α为综合能源供热系统中电能供热功率的分配比例，β为综合能源供热系统中天然气供热功率的分配比例，P为综合能源供热系统中供热功率总需求量。
[0035]一种综合能源供热系统的功率分配装置，其改进之处在于，所述装置包括：
[0036]第一确定模块，用于根据综合能源供热系统中的能量损耗量确定综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值；
[0037]第二确定模块，用于利用综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值确定电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源供热系统的功率分配方法，其特征在于，所述方法包括：根据综合能源供热系统中的能量损耗量确定综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值；利用综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值确定电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例；基于电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例对综合能源供热系统进行电能供热功率和天然气供热功率分配。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据综合能源供热系统中的能量损耗量确定综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值，包括：以综合能源供热系统中的能量损耗量最小为目标构建目标函数，并利用内点法求解该目标函数，获取所述综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按下式确定所述目标函数：上式中，f为综合能源供热系统中的能量损耗量，n为综合能源供热系统中电力供热设备总数量，m为综合能源供热系统中燃气轮机总数量，T为综合能源供热系统中燃气锅炉总数量，为综合能源供热系统中第i个电力供热设备的供热效率，为综合能源供热系统中第i个电力供热设备的所需功率，为综合能源供热系统中第j个燃气轮机的供热效率，为综合能源供热系统中第j个燃气轮机的所需功率，为综合能源供热系统中第t个燃气锅炉的供热效率，为综合能源供热系统中第t个燃气锅炉的所需功率，P
hτ
为综合能源供热系统中第h个压缩机耗气的等效功率。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按下式确定所述预先建立的综合能源供热系统损耗目标函数对应的平衡约束条件：
上式中，L
h
为热负荷功率，v
MT
为天然气供热部分燃气轮机的分配系数，0＜v
MT
＜1，P
e
为综合能源供热系统的电能供热功率，P
g
为综合能源供热系统的天然气供热功率；按下式确定所述预先建立的综合能源供热系统损耗目标函数对应的非平衡约束条件：上式中，为综合能源供热系统的电能供热功率最小值，为综合能源供热系统的电能供热功率最大值，为综合能源供热系统的天然气供热功率最小值，为综合能源供热系统的天然气供热功率最大值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用综合能源供热系统中各电供热设备的所需功率最优值和各天然气供热设备的所需功率最优值确定综合能源供热系统中电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例，包括：按下式确定综合能源供热系统中电能供热功率的分配比例α：按下式确定综合能源供热系统中天然气供热功率的分配比例β：上式中，n为综合能源供热系统中电力供热设备总数量，m为综合能源供热系统中燃气轮机总数量，T为综合能源供热系统中燃气锅炉总数量，为综合能源供热系统中第i
个电力供热设备的所需功率，为综合能源供热系统中第i个电力供热设备的供热效率，为综合能源供热系统中第j个燃气轮机的供热效率，为综合能源供热系统中第t个燃气锅炉的供热效率，L
h
为热负荷功率，v
MT
为天然气供热部分燃气轮机的分配系数，0＜v
MT
＜1，P
e
为综合能源供热系统的电能供热功率，P
g
为综合能源供热系统的天然气供热功率。6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按下式确定综合能源供热系统中第h个压缩机耗气的等效功率P
hτ
：上式中，a为压缩机的能量转换效率常数，b为压缩机的能量转换效率一次项常数，c为压缩机的能量转换效率二次项常数，H
hτ
为综合能源供热系统中第h个压缩机的功率消耗量；其中，按下式确定综合能源供热系统中第h个压缩机的功率消耗量H
hτ
：上式中，η为压缩机效率，f
hmn
为天然气网中通过第h个压缩机的体积流量，ρ为天然气的密度，Z
hk
为综合能源供热系统中第h个压缩机的压缩因子；T
hk
为综合能源供热系统中第h个压缩机的温度，r为气体绝热指数，π
m
为天然气网中管道的首端节点的压力，π
n
为天然气网中管道的末端节点的压力。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于电能供热功率的分配比例和天然气供热功率的分配比例对综合能源供热系统分配电能供热功率和天然气供热功率，包括：分配综合能源供热系统的电能供热功率为αP，分配综合能源供热系统的电能供热功率为βP，其中，α为综合能源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新鹤，李克成，闫华光，成岭，黄伟，钟鸣，何桂雄，张志刚，王旭东，霍现旭，李树鹏，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网天津市电力公司，
类型：发明
国别省市：