[发明专利]一种用于综合能源网中热力管网运行参数的动态计算方法

说明书

本发明涉及一种用于综合能源网中热力管网运行参数的动态计算方法，属于综合能源网数字仿真技术领域。本发明的热力管网运行参数的动态计算方法，充分考虑了热力管网中工质物性变化、热力管网动态过程中水力工况和热力工况间的相互影响，不仅适用于热水等热力工况对水力工况影响较小的动态过程，也能适用于导热油、蒸汽等热力工况对水力工况影响较大的动态过程。同时，本发明方法从数学描述和表达形式上完成了统一，可实现解算方法的统一，便于计算机编程实现，利用矩阵进行线性求解，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于综合能源网中热力管网运行参数的动态计算方法，属于综合能源网数字仿真技术领域。

背景技术

综合能源网覆盖了热力侧子网、机电侧子网、燃料侧子网等不同类型能量网络及其具有不同响应时间的设备部件等，热力管网的动态仿真技术在综合能源系统仿真中起到越来越重要的作用。

目前的热力管网动态仿真建模主要从流体动力学的角度完成水力工况的建模，针对复杂的热力工况、工质物性变化、相变等因素缺乏统一的处理手段，且当热力管网和电力网联立解算的时候因建模方法和数学表达不统一无法统一其算法，程序实现困难，为综合能源系统仿真建模带来困扰。如导热油输送管网在导热油温度上升时，未考虑到导热油的物性影响，随着温度上升，导热油因为动力粘度的变化引起流阻的变化，热水输送过程中，未考虑因热水温度上升可能引起相变的影响，忽略了热力工况对水力工况的影响，孤立的对待热力工况和水力工况。

发明内容

本发明的目的提出一种用于综合能源网中热力管网运行参数的动态计算方法，借鉴机电侧子网机-网建模的方法，根据传统热力学理论从“广义电路”的角度对热力管网模型进行统一描述和数学表达，完成综合能源系统动态仿真模型求解的算法统一和程序实现。

本发明提出的用于综合能源网中热力管网运行参数的动态计算方法，包括以下步骤：

设定：综合能源网中热力管网中的节点总数为m，支路总数为n，热力计算步长为Δt，水力计算步长为ΔT，水力求解系数矩阵为A、流量补偿向量为B，热力求解系数矩阵为D、热力补偿向量为E，初始化系数矩阵A、D的元素及补偿向量B、E元素为0，初始化各节点压力P_i(i＝1,2…m)为0.1、节点温度T_i为20，根据设计工况初始化各支路流量w_j(j＝1,2…n)、各支路与外界的热交换功率q_j及各节点的海拔高度h_i；根据综合能源网中热力管网的拓扑结构,得到二维数组AI[i][ai]和BI[i][ai],其中二维数组AI[i][ai]的行号i为节点编号，第i行的行元素为与流入节点i的支路相连的相邻节点编号，ai为与流入编号为i的节点的支路相邻的节点总数，二维数组BI[i][ai]的行号i为节点编号，第i行的行元素为与流出编号为i的节点的支路相连的相邻节点编号，ib为与流出编号为i的节点的支路相邻的节点总数；

(1)根据热力管网中任意节点i内输送介质的温度T_i和介质压力P_i，i＝1,2…m，m为综合能源网中热力管网中的节点总数，利用介质不同温度对粘度的映射函数f₁，根据温度、压力求介质密度的函数f₂和求介质比热的函数f₃，分别计算支路j中输送介质的动力粘度ν_j、密度ρb_j以及第i号节点中的输送介质的密度ρ_i和比热c_i；

ν_j＝f₁(T_cj)

ρb_j＝f₂(P_cj,T_cj)

ρ_i＝f₂(P_i,T_i)