本发明专利技术公开了一种综合能源系统中热力环网能流计算方法，主要包括以下步骤：首先根据热网节点的已知量不同，分为热源节点、热平衡节点、热负荷节点、中间节点；然后选取中间节点进行解环，分解为一级主网和二级次网，一级主网和二级次网的交替迭代计算直到满足收敛精度；根据每次解环节点热功率实时迭代的数值判断是否更新解环节点的类型，并根据节点类型判断计算方法。与现有技术相比，适用于量调节下的热网模型，解环后的热网可以根据当前节点信息灵活选择采用前推回代或牛拉法，在保证计算精度的同时兼顾计算速度快的优点，避免了热力环网采用牛拉法计算的初值敏感和高阶雅克比矩阵问题。矩阵问题。矩阵问题。
【技术实现步骤摘要】
一种基于拓扑分解的综合能源系统热力环网能流计算方法
[0001]本专利技术涉及一种高计算效率的综合能源系统中热力环网能流计算方法，属于综合能源系统建模仿真
技术介绍
[0002]能源是社会发展和人类生存的基础，建立节约资源、优化能源结构、提高能源利用率的社会是时代发展永恒的主题。在这个前提下，能源互联网应运而生，它加强了不同能源间的信息传递，为综合能源系统的发展提供了更广阔的空间。
[0003]综合能源系统通过传统能源、可再生能源、电、冷、热、气等多种之间的科学调度，实现多种能源的协调，满足用户的能源需求，提高能源利用率、供能可靠性和安全性；与此同时，通过多种能源之间的相互协调，还可以应对输配电系统瓶颈、提高设备利用率、减缓发、输、配电系统更新改造过程。在遇到天气或意外灾害时，综合能源系统可以有效的调度各地区的能源供应，为故障后能源服务提供有力保障。因此，综合能源系统被国际能源界誉为30～50年后人类社会能源供用最可能的承载方式，已成为国际能源领域关注的热点。
[0004]常规综合能源系统热力环网能流计算方法通常采用牛拉法计算，具有高非线性、迭代矩阵阶数高、对初值敏感的问题。因此，部分研究通过拓扑分解简化热网结构，通过利用前推回代算法进行交替迭代求解来解决这一问题，但并不够深入讨论，主要存在以下问题：1、所建立的计算模型并不适用量调节的热网模型。2、所建立的计算模型并不适用牛拉法计算3、所建立的计算模型没有考虑计算过程中的解环节点实际功率流向，这可能导致节点信息并不符合实际的节点类型，在使用牛拉法计算时容易导致不收敛。
技术实现思路
[0005]专利技术目的：本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，基于拓扑分解的综合能源系统热力环网能流计算方法，可以在保证仿真精度并降低求解难度的同时，进一步提升求解速度。
[0006]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于拓扑分解的综合能源系统热力环网能流计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
[0008](1)根据节点已知量不同，将所有节点分为四类节点：热平衡节点，已知信息为供热温度；热源节点，已知信息为供热温度和热功率；热负荷节点，已知信息为回热温度；中间节点，已知信息为热功率等于0；
[0009](2)从热网拓扑选取两个中间节点进行解环，分解为一级主网、二级次网辐射状结构，初始化解环节点类型信息及功率初值；
[0010](3)根据二级次网中热源节点的数量，判断二级次网采用前推回代计算或者牛拉法计算，求解二级次网的能流分布，根据解环节点的实际功率数值更新二级次网节点类型，将解环节点的热功率及回热温度赋值给一级主网的解环节点；
[0011](4)根据一级主网中热源节点的数量，判断一级主网采用前推回代计算或者牛拉法计算，求解一级主网的能流分布，根据解环节点的实际功率数值更新一级主网节点类型，将解环节点的供热温度赋值给二级次网的解环节点；
[0012](5)步骤(3)、(4)的能流计算结果中的管段流量作为初值，通过水力计算原网络的管段流量分布，通过节点热功率方程更新解环节点的功率初值；
[0013](6)步骤(2)和(5)的解环节点功率误差作为收敛判据，收敛精度为1e
‑
05，若未达到收敛精度，回到步骤(3)；若达到收敛精度，输出热网能流计算结果。
[0014]所述步骤(2)中，对热网拓扑结构进行解环，解环原则和解环节点的初始类型设置为：
[0015]解环原则：包含原热网热平衡节点的为一级主网，不包含原热网热平衡节点为二级次网，保证解环后两个热网中节点数量接近；
[0016]一级主网解环节点的初始类型：两个解环节点均设置为热负荷节点；
[0017]二级次网解环节点的初始类型：一个节点为热源节点，另一个作为热平衡节点。
[0018]所述步骤(3)中，根据二级次网中热源节点的数量，判断二级次网采用前推回代计算或者牛拉法计算，具体为：
[0019]若二级次网热源数量等于1，采用前推回代求解二级次网能流；
[0020]若二级次网热源数量大于1，采用牛拉法求解二级次网能流。
[0021]所述步骤(3)中，根据解环节点的实际功率数值更新二级次网节点类型，具体为：
[0022]①
若两个解环节点热功率流向均为流入，选择一个节点为热源节点，另一个作为热平衡节点；
[0023]②
若两个解环节点热功率流向为一个流入和一个流出，选择功率流入的节点作为热平衡节点，选择选择功率流出的节点作为热负荷节点；
[0024]③
若两个解环节点热功率流向均为流出，两个解环节点均为热负荷节点。
[0025]所述步骤(4)中，根据一级次网中热源节点的数量，判断一级次网采用前推回代计算或者牛拉法计算，具体为：
[0026]若一级次网热源数量等于1，采用前推回代求解一级次网能流；
[0027]若一级次网热源数量大于1，采用牛拉法求解一级次网能流。
[0028]所述步骤(4)中，根据解环节点的实际功率数值更新一级主网节点类型，具体为：
[0029]①
若两个解环节点热功率流向均为流入，两个解环节点均为热源节点；
[0030]②
若两个解环节点热功率流向为一个流入和一个流出，选择功率流入的节点作为热平衡节点,选择选择功率流出的节点作为热负荷节点；
[0031]③
若两个解环节点热功率流向均为流出，两个解环节点均为热负荷节点。
[0032]所述步骤(5)中，水力计算原网络的管段流量分布，节点热功率方程更新解环节点的功率初值，具体为：
[0033]水力计算公式按照下式计算：
[0034][0035]Am＝m
q
[0036]Bh
f
＝0
[0037]其中：m
qi
为节点i流量，φ
i
为节点热负荷功率，C
p
为水的比热容，T
si
为节点的供热温度，T
oi
为节点的返回温度，m为管道流量，m
q
为节点流量，A为基本关联矩阵，B为基本回路矩阵，h
f
为管道压降。
[0038]功率更新节点选择：根据一级主网和二级次网解环节点的类型选择，若存在热平衡节点，则热平衡节点作为功率更新节点；若不存在热平衡节点，则选择一个热源节点作为功率更新节点。
[0039]节点热功率更新：根据水力计算的结果更新节点热功率方程，按照下式计算：
[0040]φ
i
＝C
p
(T
si
‑
T
oi
)m
qi
[0041]其中：m
qi
为节点i流量，φ
i
为节点热负荷功率，C
p
为水的比热容，T
si...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于拓扑分解的综合能源系统热力环网能流计算方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)根据节点已知量不同，将所有节点分为四类节点：热平衡节点，已知信息为供热温度；热源节点，已知信息为供热温度和热功率；热负荷节点，已知信息为回热温度；中间节点，已知信息为热功率等于0；(2)从热网拓扑选取两个中间节点进行解环，分解为一级主网、二级次网辐射状结构，初始化解环节点类型信息及功率初值；(3)根据二级次网中热源节点的数量，判断二级次网采用前推回代计算或者牛拉法计算，求解二级次网的能流分布，根据解环节点的实际功率数值更新二级次网节点类型，将解环节点的热功率及回热温度赋值给一级主网的解环节点；(4)根据一级主网中热源节点的数量，判断一级主网采用前推回代计算或者牛拉法计算，求解一级主网的能流分布，根据解环节点的实际功率数值更新一级主网节点类型，将解环节点的供热温度赋值给二级次网的解环节点；(5)步骤(3)、(4)的能流计算结果中的管段流量作为初值，通过水力计算原网络的管段流量分布，通过节点热功率方程更新解环节点的功率初值；(6)步骤(2)和(5)的解环节点功率误差作为收敛判据，收敛精度为1e
‑
05，若未达到收敛精度，回到步骤(3)；若达到收敛精度，输出热网能流计算结果。2.根据权利要求1所述的基于拓扑分解的综合能源系统热力环网能流计算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，对热网拓扑结构进行解环，解环原则和解环节点的初始类型设置为：解环原则：包含原热网热平衡节点的为一级主网，不包含原热网热平衡节点为二级次网，保证解环后两个热网中节点数量接近；一级主网解环节点的初始类型：两个解环节点均设置为热负荷节点；二级次网解环节点的初始类型：一个节点为热源节点，另一个作为热平衡节点。3.根据权利要求1所述的基于拓扑分解的综合能源系统热力环网能流计算方法，其特征在于：所述步骤(3)中，根据二级次网中热源节点的数量，判断二级次网采用前推回代计算或者牛拉法计算，具体为：若二级次网热源数量等于1，采用前推回代求解二级次网能流；若二级次网热源数量大于1，采用牛拉法求解二级次网能流。4.根据权利要求1所述的基于拓扑分解的综合能源系统热力环网能流计算方法，其特征在于：所述步骤(3)中，根据解环节点的实际功率数值更新二级次网节点类型，具体为：
①
若两个解环节点热功率流向均为流入，选择一个节点为热源节点，另一个作为热平衡节点；
②
若两个解环节点热功率流向为一个流入和一个流出，选择功率流入的节点作为热平衡节点，选择选择功率流出的节点作为热负荷节点；
③<...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘万根，董亮，黄励，乔吉祥，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。