[发明专利]基于热网传输时延及储热特性的热电协同调控方法及系统

权利要求书

1.一种基于热网传输时延及储热特性的热电协同调控方法，其特征在于，包括：

将调度周期τ划分为长度不同的时序片段的顺序组合，并构建与各时序片段对应的供热负荷变化曲线；

评估热网传输延迟性；

将供热热网等效为一个广义储能系统，并根据热网传输延迟性描述其最大储热能力；

根据各时序片段对应的供热负荷变化曲线针对调度周期的不同时序片段建立广义储能系统的蓄、放热方案，并建立约束条件；

根据最大储热能力、需求热负荷和热电联产机组实时电负荷构建质调节延迟供热可行性方案解集；

构建与质调节延迟供热可行性方案解集相对应的实时供热量调节可行性方案解集；以及

根据供热负荷变化曲线建立热电系统运行经济性目标函数，以获取当前调度周期下的热电协同调控策略；

所述将调度周期τ划分为长度不同的时序片段的顺序组合，并构建与各时序片段对应的供热负荷变化曲线的方法包括：

Q_sup(t)＝f_Qsup(T_sup，1(t)，P_sup，1(t)，T_sup，2(t)，P_sup，2(t)，q_sup(t))；

其中，Q_sup(t)为t时刻机组的供热量，单位为GJ；T_sup，1(t)、T_sup，2(t)分别为t时刻机组的供、回水温度，单位为℃；P_sup，1(t)、P_sup，2(t)分别为t时刻机组的供、回水压力，单位为MPa；q_sup(t)为t时刻热网的循环水量，单位为t/k；

所述评估热网传输延迟性的方法包括：

热媒在热网中的空间传输产生了时间上的延迟Δτ；

Δτ(t)＝Z_delay*f_delay(q_sup(t)，ΔT(t))；

其中，ΔT(t)为t时刻源侧热媒温度变化之差，单位为℃；Z_delay为热延迟系数；

所述将供热热网等效为一个广义储能系统，并根据热网传输延迟性描述其最大储热能力的方法包括：

根据热网传输延迟性、管道管径、管道总长和管道保温特性描述热网持续蓄热能力：

其中，D为管道管径；L为管道总长；λ(t)为管道保温特性；

根据等效热损失α(t)描述管道保温特性λ(t)：

λ(t)＝f_λ(t)(α(t))；

所述供热热网的最大当量蓄热质量为：

其中，为在用户侧M个热力站平均供热压力和平均供热温度下热媒的比焓值，单位为kJ/kg；ρ_con，1为热媒的密度，单位为kg/m³；

所述根据各时序片段对应的供热负荷变化曲线针对调度周期的不同时序片段建立广义储能系统的蓄、放热方案，并建立约束条件的方法包括：

针对调度周期的任一时序片段[t_n-1，t_n]建立广义储能系统的蓄、放热方案：

其中，为[t_n-1，t_n]时序片段热网的蓄热量或放热量，单位为GJ；α(t)为[t_n-1，t_n]时序片段热网的等效热损失；Q_sto(t)为t时刻的蓄热量或放热量，单位为GJ；Q_sup(t)为t时刻机组的供热量，单位为GJ；W(t)为t时刻供热系统的需求热负荷，单位为MWh；

其中，w(t)_m为第m个热力站的需求热负荷，单位为MWh；

T_con，1(t)、T_con，2(t)分别为t时刻第m个热力站的供、回水温度，单位为℃；

P_con，1(t)、P_con，2(t)分别为t时刻第m个热力站的供、回水压力，单位为MPa；

q_con(t)为t时刻第m个热力站的供水量，单位为t/h；

所述约束条件包括：

其中，Q_sup(t)^min、Q_sup(t)^max分别为t时刻机组能够提供的最小供热量和最大供热量，单位为GJ；为调度周期τ下供热系统总的需求热负荷，单位为MWh；C_con为考虑室外温度变化及建筑物结构差异的调度周期τ下需求热负荷总量预测值；

所述根据最大储热能力、需求热负荷和热电联产机组实时电负荷构建质调节延迟供热可行性方案解集的方法包括：

根据最大储热能力Q_sto(Δt)^max、需求热负荷W(t)和热电联产机组实时电负荷P_es(t)确定源侧供热温度的提升ΔT_sup，1(t)及其持续时间Δt_qual，即

F_qual(ΔT_sup，1(t)，Δt_qual)＝f_qual(P_es(t)，W(t)，Q_sto(Δt)^max)；以及

|ΔT_sup，1(t)|≤{T_sup，1^max-T_sup，1^min，δ}；

其中，T_sup，1^max、T_sup，1^min分别为热网供水温度上下限，单位为℃；δ为保证机组正常运行的设备爬坡约束参数；

面向调度周期τ的N个长度不同的时序片段，根据质调节温度变量ΔT_sup，1(n)及其持续时间Δt_qual(n)的变化组合，建立面向调度周期τ的质调节延迟供热可行性方案解集

所述构建与质调节延迟供热可行性方案解集相对应的实时供热量调节可行性方案解集的方法包括：

在非质调节有效作用区[0，t_dealy.1]，热媒输运流量变化量Δq_sup(t)及新流量条件下持续的时间Δt_quan由各用户或热力站的需求热负荷w(t)_m、源侧供热温度的提升ΔT_sup，1(t)，以及泵、阀实时运行特性ξ_pum(t)、ξ_val(t)确定：

在质调节有效作用区[t_dealy.1，τ]，热媒输运流量变化量Δq_sup(t)及新流量条件下持续的时间Δt_quan由各用户或热力站的需求热负荷w(t)_m、源侧供热温度的提升ΔT_sup，1(t)，以及泵、阀实时运行特性ξ_pum(t)、ξ_val(t)确定：

所述根据供热负荷变化曲线建立热电系统运行经济性目标函数，以获取当前调度周期下的热电协同调控策略的方法包括：

根据供热负荷变化曲线建立热电系统运行经济性目标函数：

其中，D_op为设备运行耗电费用；D_fuel为机组的燃料消耗费用；

通过智能寻优算法求解热电系统运行经济性目标函数，获取基于热网传输时延及储热特性的热电协同优化调控参数解：

F_qua(ΔT_sup，1，i，Δt_qual，i，Δq_sup，i(t)，Δt_quan，i(t))；

其中，ΔT_sup，1，i、Δt_qual，i、Δq_sup，i(t)、Δt_quan，i(t)分别表示方案i下源侧供热温度的提升及其持续时间，以及相应的热媒输运流量变化量及新流量条件下持续的时间；

进而获取热电联产机组的实时供热方案Q_sup，i(t)及广义储能系统的储热方案Q_sto，i(t)，以构成当前调度周期下的热电协同调控策略。

2.一种用于如权利要求1所述的热电协同调控方法的热电协同调控系统，其特征在于，包括：

曲线构建模块，将调度周期τ划分为长度不同的时序片段的顺序组合，并构建与各时序片段对应的供热负荷变化曲线；

评估模块，评估热网传输延迟性；

描述模块，将供热热网等效为一个广义储能系统，并根据热网传输延迟性描述其最大储热能力；

广义储能系统构建模块，根据各时序片段对应的供热负荷变化曲线针对调度周期的不同时序片段建立广义储能系统的蓄、放热方案，并建立约束条件；

质调节延迟供热可行性方案解集模块，根据最大储热能力、需求热负荷和热电联产机组实时电负荷构建质调节延迟供热可行性方案解集；

实时供热量调节可行性方案解集模块，构建与质调节延迟供热可行性方案解集相对应的实时供热量调节可行性方案解集；以及

热电协同调控策略生成模块，根据供热负荷变化曲线建立热电系统运行经济性目标函数，以获取当前调度周期下的热电协同调控策略。