管道网络动态传输贡献矩阵计算方法技术

本发明专利技术提供一种管道网络动态传输贡献矩阵计算方法，方法包括：针对路径集合中的每个管段，建立第一函数；针对路径集合中的每个节点，建立第二函数；联立路径集合中每个管段对应的第一函数和每个节点对应的第二函数，求解得出动态传输贡献函数；本发明专利技术基于电磁暂态等值计算理论与网络拓扑理论提出热网的动态传输贡献矩阵，在提升模型于线性优化算法兼容性的同时，保持了模型的原有精度，为多系统集合应用的复杂管道网络的分析仿真提供了基础；同时，由于节点平衡方程联系了各个管段间的中间参量，本发明专利技术的函数计算过程中，可以通过节点平衡方程消去中间参量，从而简化了计算流程、提升了计算效率，进而使得动态传输贡献矩阵具备较佳的精确性。备较佳的精确性。备较佳的精确性。

【技术实现步骤摘要】
管道网络动态传输贡献矩阵计算方法


[0001]本专利技术涉及电热协调
，尤其涉及一种管道网络动态传输贡献矩阵计算方法。

技术介绍

[0002]电热综合能源系统由电力系统与热力系统耦合而成，是未来实现高比例可再生能源接入电网的重要载体之一。其中，集中供热系统热力管网由于强热惯性而具备被动储热能力，可提高电力系统的灵活性，能为可再生能源高比例并网消纳提供空间。以我国东北地区弃风问题为例，通过热网提升电力系统灵活性的具体原理是：管网热源处的高温热媒水需经过一定的“热量传输延迟”才能到达热用户，相当于一部分热量“储存”在管网中，使得管网具备一定的被动储热能力。与促进新能源消纳的主动储热技术效果类似，被动储热可打破供热量与热负荷实时平衡的刚性约束，提高电热综合能源系统的调节能力，促进可再生能源消纳。
[0003]为充分发挥并量化评估热网在提升可再生能源消纳方面的效果，需在电热综合能源系统协调优化模型(以下简称电热协调优化)中考虑复杂热网热量传输动态特性约束。这给电热综合能源系统协同优化运行带来挑战。该问题涉及电力、热力交叉学科理论。在集中供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道网络动态传输贡献矩阵计算方法，其特征在于，包括：将管道网络中自第一节点至第二节点途经的管段和节点记为路径集合；针对路径集合中的每个管段或者管道网络中的每个管段，建立管段对应的传输方程，记为第一函数；针对路径集合中的每个节点或者供热管网中的每个节点，建立节点对应的平衡方程，记为第二函数；联立路径集合中每个管段对应的第一函数和每个节点对应的第二函数，求解后得出第一节点到第二节点的动态传输贡献矩阵，记为动态传输贡献函数；其中，所述节点是指管道网络中设定的多个节点，包括输出节点、输入节点以及分支节点中的任一者或任多者组合；所述第一节点是指路径集合中的任一节点，第二节点是指路径集合中与第一节点不同的任一节点；所述管段是指管道网络以设定的节点为边界分隔的多个管段；所述第一函数和/或第二函数的约束条件包括初始参数集合和逐时参数集合；所述初始参数集合包括全部或部分设定坐标处的初始参数；所述逐时参数集合包括全部或部分设定节点处的逐时参数。2.根据权利要求1所述的管道网络动态传输贡献矩阵计算方法，其特征在于，所述管道网络为供热管网；所述管道网络动态传输贡献矩阵计算方法包括：将供热管网中自第一节点至第二节点途经的管段和节点记为路径集合；针对路径集合中的每个管段或者供热管网中的每个管段，以管段中流体微元、流体微元的流动方向以及能量守恒方程为基础，建立管段对应的等效热电路方程，记为第一函数；针对路径集合中的每个节点或者供热管网中的每个节点，建立节点对应的热平衡方程，记为第二函数；联立路径集合中每个管段对应的第一函数和每个节点对应的第二函数，求解后得出第一节点到第二节点的动态热传输贡献函数；其中，所述节点是指供热管网中设定的多个节点，包括用户节点、热源节点以及分支节点中的任一者或任多者组合；所述管段是指供热管网以设定的节点为边界分隔的多个管段；所述第一函数和/或第二函数的约束条件包括初始温度集合和逐时温度集合；所述初始温度集合包括全部或部分设定坐标处的初始温度；所述逐时温度集合包括全部或部分设定节点处的逐时温度；所述动态热传输贡献函数包括热源节点逐时温度与用户节点室内温度的关系式；所述将供热管网中自第一节点至第二节点途经的管段和节点记为路径集合的步骤包括：将用户节点设定为第二节点，将为第二节点供热的热源节点设定为第一节点；将第一节点与第二节点间，沿热媒介质流动方向上途径的管段和节点记为路径集合。3.根据权利要求2所述的管道网络动态传输贡献矩阵计算方法，其特征在于，所述第一函数包括：
式中，φ
m,n
为空间节点为m、时间节点为n的出口过余温度；i、j分别为空间节点序号、时间节点序号；参数A
n
、B
n
以及A
′
n
满足：满足：满足：其中，C为排列组合运算符；参数a与r满足：参数a与r满足：式中，ρ、c分别为热媒介质的密度、热媒介质的比热容；A、D分别为管路横截面积、管路直径；v为流体流速；k为管路内流体与土壤间的漏热系数；x、τ分别为空间变量、时间变量。4.根据权利要求3所述的管道网络动态传输贡献矩阵计算方法，其特征在于，对第一函
数进行形式变换，得到变换后的第一函数：当n<m时，式(1.3)变换为式(1.5)：式中：当n≥m时，式(1.4)变换为式(1.6)：式中，初始温度热传输贡献矩阵A满足：进口温度热传输贡献矩阵B满足：
5.根据权利要求4所述的管道网络动态传输贡献矩阵计算方法，其特征在于，所述针对路径集合中的每个管段或者供热管网中的每个管段，以管段中流体微元、流体微元的流动方向以及能量守恒方程为基础，建立管段对应的等效热电路方程，记为第一函数的步骤包括：令路径集合的全部管段数量为M
pipe
；针对路径集合中的M
pipe
个管段...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞，郝玲，闵勇，陈群，陈磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：