考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，包括：步骤1，采集电热综合能源系统数据，包括管道长度、热阻、用户温度舒适度区间、电负荷时序分布；步骤2，结合电热综合能源系统数据建立考虑全动态的电热综合能源系统模型；步骤3，建立非线性交流潮流的简化方程、动态热电联产机组和热力系统的离散方程，并简化交流潮流方程、离散的热电联产机组和热力系统方程；步骤4，基于步骤2所述简化的交流潮流方程、离散的热电联产机组和热力系统方程，以最小化系统运行成本为目标建立电热综合能源系统的运行安全约束条件，构造最优能流模型。优能流模型。优能流模型。

【技术实现步骤摘要】
考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法及系统


[0001]本专利技术属于能源系统建模与运行分析领域，具体来说，涉及一种考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法。

技术介绍

[0002]随着气候变化与环境污染的负面影响日益加剧，世界各国正在探索清洁、高效、可持续的能源利用新形式。作为综合能源系统的一种典型形式，电热综合能源系统通过联产机组等设备将供电和供热两个子系统相互耦合。与传统的分立式能源系统不同，热电联产系统能够充分利用发电回收的余热来供应部分工业或者民用热负荷，从而提升系统的综合能效；同时，供热负荷的热惯性还能为供电系统消纳更多可再生能源提供灵活性资源。
[0003]电热综合系统的最优能流是在给定边界条件下，通过优化系统中某些状态量并使得系统某一性能指标(如经济性、环保性和能效等)达到最优值时的状态分布。最优能流是一个由非线性偏微分
‑
常微分
‑
代数描述的模型，但现有研究一般忽略系统中的非线性与动态进行建模，而简化了电热综合能源系各状态量的复杂特性，所得结果与真实情况存在较大差异。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，采集电热综合能源系统数据，包括管道长度、热阻、用户温度舒适度区间、电负荷时序分布；步骤2，结合电热综合能源系统数据建立考虑全动态的电热综合能源系统模型；步骤3，建立非线性交流潮流的简化方程、动态热电联产机组和热力系统的离散方程，并简化交流潮流方程、离散的热电联产机组和热力系统方程；步骤4，基于步骤2所述简化的交流潮流方程、离散的热电联产机组和热力系统方程，以最小化系统运行成本为目标建立电热综合能源系统的运行安全约束条件，构造最优能流模型。2.根据权利要求1所述的考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，步骤2具体包括：步骤201，建立交流潮流模型：步骤202，建立包含压缩机模型、燃烧室模型、汽轮机模型、换热器模型的热电联产机组动态模型；步骤203，建立热力系统动态模型，包括水力部分模型和热力部分模型；其中水力部分模型为：Am＝dBΔp＝0Δp＝Km2式中，A和B分别为热力系统的节点
‑
支路关联矩阵和回路
‑
支路关联矩阵，m热水管道的质量流量向量，d为节点注入的质量流量向量，Δp为管道压降向量，K为管道摩阻系数；热力部分模型为：热力部分模型为：热力部分模型为：式中，x和t分别为空间和时间变量，v为水流流速，T
p
表示管道温度，T
in
表示节点i的温度，m
b
为管道b的质量流量，为管道k的出口温度，为管道k的入口温度，λ为管道热阻系数，T
a
为环境温度，和分别表示以节点i为首节点和末节点管道集。3.根据权利要求2所述的考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，压缩机模型为：p
2,t
＝CPR1×
p
1,t
P
c,t
＝C
a
m
a,t
(T
2,t
‑
T
1,t
)式中，t为时间标志，p
1,t
和p
2,t
分别表示t时刻压缩机的入口和出口压力，T
1,t
和T
2,t
分别表示t时刻压缩机的入口和出口温度，CPR1表示压缩机的压比，β1表示空气绝热系数，η1表示压缩机效率，P
c,t
表示t时刻压缩机耗功，C
a
表示空气比热容，m
a,t
表示流入空气的质量流量。4.根据权利要求2所述的考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，燃烧室模型为：式中，T
3,t
分别表示t时刻的燃烧室温度，β2表示燃烧室的储热系数，H
g
表示燃烧室热值，LHV表示燃料的低位热值，m
f,t
表示流入燃料的质量流量，C
s
为混合烟气的比热容。5.根据权利要求2所述的考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，汽轮机模型为：p
3,t
＝CPR2p
2,t
P
b,t
＝C
s
(m
a,t
+m
f,t
)(T
4,t
‑
T
3,t
)式中，T
4,t
分别表示t时刻的汽轮机出口温度，β3表示燃烧室的绝热效率，P
b,t
为t时刻汽轮机生产的总功率，CPR2表示汽轮机的压比。6.根据权利要求2所述的考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，联产机组生产的用于发电和供热的功率分别为：P
g,t
＝η2η3(P
b,t
‑
P
c,t
)φ
g,t
＝η2(1
‑
η3)(P
b,t
‑
P
c,t
)式中，P
g,t
和φ
g,t
分别为联产机组用于发电和供热的功率，η2表示汽轮机机械效率，η3表示热电比。7.根据权利要求2所述的考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，换热器模型为：式中，β4表示换热器的储热系数，C
w
表示水的比热容，m
w,t
为换热器中水流的质量流量，T
5,t
和T
6,t
分别表示换热器的出口和入口温度。8.根据权利要求1所述的一种考虑全动态的电热综合能源系统最优能流建模方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤301，在输网级系统中，令节点电压的相角差为0，令节点电压幅值为1对非线性交流潮流模型进行简化得到电力系统潮流模型：流潮流模型进行简化得到电力系统潮流模型：流潮流模型进行简化得到电力系统潮流模型：流潮流模型进行简化得到电力系统潮流模型：式中，i和j分别表示节点编号，表示节点i的电压幅值，P
G,i
和P
L,i
表示节点i的发电机有功功率和负荷有功功率，Q
G,i
和Q
L,i
表示节点i的发电机无功功率和负荷无功功率，G
ij
和B
ij
表示节点i和节点j之间的电导与电纳，θ
ij
表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚飞，钱科军，李洁，韩克勤，刘乙，赵猛，周磊，李圆琪，钱霄杰，冯亦凡，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，
类型：发明
国别省市：