[发明专利]一种计及能流延迟特性的综合能源系统拓扑优化方法

权利要求书

1.一种计及能流延迟特性的综合能源系统拓扑优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，建立包括蒸汽、热水输送网络，冷冻水、冷空气输送网络以及压缩空气输运网络在内的综合能源系统网络机理模型；

步骤S2，计算各能流输运网络末端工质温度和流量随源端波动的响应特性；

步骤S3，建立多种能流最低综合延迟的目标函数，其中，各能流延迟的权重系数由模糊层次分析法获得；

步骤S4：构建供需工况组合集，建立综合能源系统拓扑优化问题的约束条件，设定多种能流供需匹配约束与综合能源系统网络节点空间分布约束；

步骤S5，采用粒子群优化算法求解上述步骤S3的目标函数与步骤S4的约束条件构成的优化问题，得到综合能源系统最优拓扑规划方案；

所述的步骤S2中，针对蒸汽、热水和冷冻水的输送网络，因其均包括流量、温度响应延迟，故采用如下步骤计算其输送网络末端工质温度、流量随源端波动的响应特性：

首先将源侧与用户侧处的工质温度和流量参数输入综合能源系统网络机理模型，并对能流传输网络的保温层、管道厚度影响因素作相应的转换，从而获得综合能源系统网络内各处的温度、压力和流量分布；

其次，保持源侧工质参数不变，令能流网络中工质的质量流量阶跃式增大，待工质参数接近稳定后，又以阶跃的方式减小到原来流量水平，计算用户侧工质完成响应的时间，从而获得该工况下的流量响应特性；

最后，保持源侧工质压力与流量不变，令源侧工质温度阶跃式增大，待工质参数接近稳定后，又以阶跃的方式减小到原来供温水平，计算用户侧工质完成响应的时间，从而获得该工况下的温度响应特性；

所述的步骤S2中，针对冷空气及压缩空气输送网络，因其仅有流量响应延迟，故采用如下步骤计算其输送网络末端工质温度、流量随源端波动的响应特性：

首先，在综合能源系统网络机理模型中输入所需要计算的工况下源侧与用户侧的工质流量，获得能源网络各处压力和流量分布；

随后，在源侧其它参数不变的条件下，令源侧工质流量阶跃式增大，待工质参数接近稳定后，又以阶跃的方式减小到原来水平，计算用户侧工质完成响应的时间；

所述的步骤S3中，将综合能源系统拓扑网络各节点用户各能流的标准化延迟响应时间之和作为目标函数：

式中，L、M、N分别表示用户节点数量、能流类别和响应种类；D_ijk为第i个用户第j种能流的第k种响应的完成时间；D_jkmax、D_jkmin分别为所有用户中第j种能流的第k种响应的最大和最小完成时间；w_j为不同能流延迟响应所占目标函数的权重。

2.根据权利要求1所述的计及能流延迟特性的综合能源系统拓扑优化方法，其特征在于：所述的步骤S1中，冷空气及压缩空气输运网络仅需建立水力模型，而蒸汽、热水、冷冻水输送网络除水力模型外，还需建立热力模型。

3.根据权利要求2所述的计及能流延迟特性的综合能源系统拓扑优化方法，其特征在于：建立综合能源系统通用性水力模型，水力模型要求工质在综合能源网络中流动应满足网络基本定理：各管道的流量在各节点处应满足流量连续性方程，即节点处流入流量等于流出流量；在一个输运闭合回路中，工质在各管道中流动的压头损失之和为0，即

式中，A_s为综合能源系统网络的节点-支路关联矩阵；m_t为各管道流量；m_q,t为各节点流出流量；B_h为综合能源系统网络的回路-支路关联矩阵；h_f,t为压头损失向量，其计算方法为

h_f,t＝Km_t|m_t| (2)

式中，K为管道的阻力系数矩阵。