[发明专利]热电联供系统动态等效电路及其工作方法

权利要求书

1.热电联供系统动态等效电路，其特征是，包括：

利用受控源表征热电耦合源；利用等效电感表征输热管道延迟；利用等效电阻表征热负荷和输热管道热损失；利用等效电容表征储热水箱；

所述热电联供系统动态等效电路，包括：第一支路和第二支路；

其中，第一支路，包括：依次连接的输入端、受控电压源U_e、电阻R_e和输出端；

其中，第二支路，包括：依次连接的输入端、受控电流源和接地端；

其中，第一支路和第二支路，用于表示热电联供系统的热电耦合源；

所述热电联供系统的热电耦合源的数学模型为：

其中，U_h表示冷却水出口温度；I_h表示冷却水的热容流率；η_e表示热电耦合源的发电效率；U_e表示热电耦合源输出电压；I_e表示热电耦合源输出电流；T_cooling表示冷却水的进口温度；η_h表示热电耦合源的发热效率；

所述热电联供系统动态等效电路，还包括：第三支路和第四支路；

所述第三支路与第二支路并联；第三支路，包括：依次连接的输入端、虚拟电阻R_l'和接地端；

所述第四支路包括：依次连接的输入端、电感电阻和输出端；

其中，第三支路和第四支路，用于表示热电联供系统的输热管道；

假如热流传输延迟时间为t_delay，则L_h表示为：

所述热电联供系统的输热管道的热损失数学模型为：

其中，R^h_pipe为输热管道电阻，T_start为输热管道的进口温度，T_a为输热管道的环境温度；λ为输热管道热耗散系数；L为输热管道长度，Cp为热流的热容流率；所述热电联供系统动态等效电路，还包括：第五支路；

所述第五支路，包括：依次连接的电阻电阻电阻和接地端；其中，电阻还与电阻的输出端连接；其中，电阻表示热电联供系统的热负荷；电阻和电阻表示热电联供系统的回水侧；其中，电阻和电阻用于表征输热管道的热损失；

所述热电联供系统的热负荷的数学模型为：

由于自身热容b的存在，热负荷以热交换率a被热流加热至温度T_e，则T_e升温动态过程表示为：

其中，T_in(t)为进口温度，T_e(t)为t时刻的热负荷温度，为热负荷温度的在t时刻的变化率；

在t时刻，热流的热容流率为Cp(t)，温度为T_in(t)，对热负荷的散热速率为φ_load的情况下，经过热负荷的热流出口温度T_out(t)表示为：

则此时，该热负荷的等效电阻R^h(t)表示为：

所述热电联供系统的回水侧的数学模型为：

所述热电联供系统动态等效电路，还包括：第六支路和第七支路；

所述第六支路，包括：第一开关，第一开关的一端通过节点2’与电阻的输出端连接，第一开关的另外一端通过电阻R_c'接地；

所述第七支路，包括：受控电流源所述受控电流源的一端与输出端连接，受控电流源的另外一端通过电容接地，假设所述受控电流源与输出端之间的连接点为节点2；节点2’与节点2之间设有第二开关；

其中，第六支路和第七支路，用于表示热电联供系统的储热水箱；

所述热电联供系统的储热水箱的数学模型为：

基于热电比拟规则，热量的存储C^h(t)和储热总量W_c^h的计算公式分别为：

W_c^h＝C_hT_tank² (8)

其中，Cp_in(t)为储热水箱的入口热容流率，T_tank为储热水温，在不考虑储热水箱散热的情况下，由式(9)表示：

其中，T_in(t)为t时刻储热水箱的进口温度，V_in(t)为t时刻储热水箱的进口流量；

为C_h设置一个虚拟电阻R’_c,与热负荷支路并联，其值为倍的热负荷支路总电阻值，用于与热负荷支路一起，分担倍的总电流，并将电流赋值给电流源Ic。

2.热电联供系统动态等效电路仿真方法，基于如权利要求1所述的热电联供系统动态等效电路，其特征是，包括：

在电负荷为R_e的情况下，热电耦合源的供给电压为U_e；

热流从热电耦合源的余热回收系统流出；所述热流经过传输延迟时间后流经供暖管道，并产生热量损耗；

如果第一开关和第二开关全部打开，热流全部用于热负荷供暖，热流全部流经热负荷，给热负荷供暖，随后经过回水管道到达回水侧；

如果第一开关和第二开关同时闭合，一部分热流流经热负荷，给热负荷供暖，随后经过回水管道到达回水侧，另外一部分热流流入储热水箱，存储备用。