CN111310310A - 一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，包括：10)划分热网节点类型，根据解耦条件选择解耦点划分热网，生成主系统和子系统；20)根据网状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成网状热网潮流解耦计算流程；30)根据辐射状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成辐射状热网潮流解耦计算流程；40)建立任意拓扑热网完全解耦流程，根据解耦后的热网特性计算热力系统静态潮流。该方法在不改变网络特性的条件下将任意拓扑、任意规模的热网解耦为若干辐射网，减小了计算规模的同时，避免了热网水力模型中复杂的非线性计算与初值选择问题，提高了基于量调节的热力系统静态潮流计算方法的效率与稳定性。

Description

一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法

技术领域

本发明属于能源系统运行优化技术领域，具体来说，涉及一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法。

背景技术

随着经济发展，社会对于高利用率、低污染排放的能源技术需求日益增长。不同于传统的单一的能源网络，综合能源系统通过多类型能源网络的耦合，实现了异质能流的综合管理与多能源系统的联合经济调度，是未来社会能源网络发展的趋势。以热电联产机组、热泵、电锅炉以及燃气轮机等典型的能源转换设备，电网、热网以及天然气网得以紧密关联，实现了多能流的交互传输及梯级利用，从而提高了用能效率。电热联合系统是以热电联产机组为核心的综合能源系统，通过对机组用于发电产生的低温余热循环使用，实现了能源的梯级利用，能源利用效率最高可超过80％，在全世界范围内引起了广泛的关注。

电热联合潮流计算可准确预估系统的运行状态，从而确保系统运行的可靠性与灵活性，是综合能源系统安全运行与经济调度的基础。近年来，国内外学者针对电热联合系统潮流计算方法开展了大量研究，主要关注于电热联合系统的精确建模，先后建立了静态电热联合潮流模型和准动态电热联合系统仿真模型。然而，长期以来，学者多关注于建模的准确性，对于电热联合潮流算法的计算效率却少有研究，由于热力系统同时包含水力模型与热力模型，现有技术一般通过顺序求解法计算热力系统潮流以提高计算效率，但这种方法的改善效果有限；而网状热力系统中的水力模型高度非线性，现有研究一般采用牛顿-拉夫逊法进行求解，计算效率低并且面临初值选择问题。随着能源技术的不断进步，电热联合系统的规模不断扩大，网络结构不断复杂，传统的以经典牛顿-拉夫逊法或前推回代法为核心的热力系统潮流计算方法难以适应未来大规模系统的仿真计算需求，高效的热力系统静态潮流计算方法有待深入研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，该方法考虑典型热网中网状与辐射状分支并存的特性，研究一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，通过将热网解耦为若干拥有共同中间节点的辐射子网，研究解耦节点在各辐射子网中的等效模型。在此基础上，建立网状热网和辐射状热网解耦时，共同节点的多变量的交互与修正机制，从而实现了各辐射子网的解耦系统，减小了系统计算规模，极大提高了量调节的热力系统静态潮流速度，改善了算法稳定性。

为解决上述技术问题，本技术方案采用一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤10)根据解耦条件选择解耦点划分热网，生成主系统和子系统；

步骤20)根据网状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成网状热网潮流解耦计算流程；

步骤30)根据辐射状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成辐射状热网潮流解耦计算流程；

步骤40)建立任意拓扑热网完全解耦流程，根据解耦后的热网特性计算热力系统静态潮流。

作为本发明的进一步介绍，所述的步骤10)具体包括：

步骤101)将基于量调节的热网中的所有节点划分为4类，第一类为平衡节点，其已知量为节点压力H与供水温度T_s，未知量为供热功率φ和回水温度T_r，即HT_s节点；第二类节点为φT_s节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_s，未知量为节点压力H和回水温度T_r；第三类节点为φT_r节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_r，未知量为节点压力H和供水温度T_s；第四类节点为中间节点，其供热功率φ为0，待求量为供回水温度T_s和T_r以及节点压力H。

步骤102)将建立热网潮流模型，包含水力模型和热力模型。水力模型包含节点流量连续方程和回路压降方程

式中，A为热网的降阶节点-支路关联矩阵，m为管道流量向量，d为节点注入流量向量，C_ρ为工质的比热容，T_s和T_r分别为供水温度和回水温度向量；B为热网的支路-回路关联矩阵，h为管道压降向量，K为管道的热阻系数向量。热力模型包含节点温度混合方程和管道温度跌落方程

(∑m_out)T_out＝(∑m_inT_in) (3)

式中，T_in和T_out分别为节点的流入和流出温度，m_in和m_out分别为节点的流入和流出流量，T_ps和T_pe为管道的起始和末端温度，l为管道长度，λ为管道导热系数，T_a为环境温度。

步骤103)选择第四类中间节点为解耦点，对于辐射状热网，只需要一个解耦点，设为N₁；对于网状热网，需要两个解耦点，设为N₁和N₂；含有原始平衡节点的解耦网络称为主系统，不含原始平衡节点的解耦网络称为子系统。解耦后的热网中的已知热功率需满足

式中，φ_i表示第i个节点的供热功率，对于热源节点取正值，对于负荷节点取负值；

H_sub和H_main分别表示热网中子系统和主系统的节点集。

作为本发明的进一步介绍，所述的步骤20)包括：

步骤201)对于网状热网，解耦点N₁和N₂视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁和N₂均为热源节点，分别视为子系统的HT_s节点和φT_s节点。假设N₁和N₂的供水温度T_s ^sub(N₁)和T_s ^sub(N₂)，以及N₂的节点注入流量d^sub(N₂)。

步骤202)根据式(1)-式(4)计算子系统S₂的潮流，并将计算所得N₁和N₂的回水温度视为其在主系统中的回水温度，N₂的节点注入流量视为其在主系统中的流出流量，即

d^k,main(N₂)＝-d^k,sub(N₂) (7)

式中，k为整体迭代次数，sub和main分别表示子系统和主系统，d^main(N₂)和d^sub(N₂)分别为主系统和子系统中节点N₂的注入流量。根据返回值计算主系统S₁的潮流。

步骤203)子系统S₂中N₁和N₂的供水温度，根据式(8)进行更新；N₂的节点注入流量根据式(9)更新。

d^k+1,sub(N₂)＝d^k,sub(N₂)+Δd^k(N₂) (9)

式中，Δd(N₂)为节点注入流量不平衡向量中节点N₂对应的不平衡量，和与N₂直接相连的管道流量不平衡量数值相等，即

式中，Δm为管道流量不平衡量向量，Δm_P1为与N₂直接相连的管道流量的不平衡量，J_h和ΔF_h分别为原始热网水力模型中的雅可比矩阵和不平衡量向量，即

步骤204)步骤201)至步骤203)进行循环迭代，直至节点N₁和节点N₂的设定值满足式(13)所示收敛条件，式中ε为最大误差限。

作为本发明的进一步介绍，所述的步骤30)包括：

步骤301)对于辐射状热网，解耦点N₁视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁视为HT_s节点。假设N₁的供水温度T_s ^sub(N₁)，计算子系统S₂的潮流。

步骤302)将步骤301)中计算所得的节点N₁的回水温度和供热功率视为节点N₁在主系统S₁中的回水温度与耗热功率，即

φ^k,main(N₁)＝-φ^k,sub(N₁) (15)

式中，φ^main(N₁)和φ^sub(N₁)分别为节点N₁在主系统和子系统的供热功率。根据返回值计算主系统S₁的潮流。子系统中节点N₁的供热温度根据式(16)更新。

步骤303)步骤301)至步骤302)进行循环迭代，直至节点N₁的供水温度满足式(17)所示收敛条件，式中ε为最大误差限。

作为本发明的进一步介绍，所述的步骤40)包括：

步骤401)对于辐射状热网，可首先根据步骤30)将其划分为两个较小的辐射热网，再对解耦后的小型热网进行解耦，选择合适的解耦规模；对于网状热网，可首先根据步骤20)将其划分为两个辐射网，再实现进一步解耦。

步骤402)解耦后，任意热网拓扑均变为辐射网，其热力模型不变，水力模型变换为

式中，k为迭代次数，Δd为节点注入流量不平衡量，T_s和T_r分别为节点供水温度和回水温度向量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该方法在保持网络潮流特性不变的前提下，通过将复杂网络解耦，减小热力系统静态潮流计算规模，从而提高计算效率，并为将来的并行潮流计算发展提供理论基础；通过将任意拓扑的热网解耦为辐射网，简化了热力系统中的水力模型，使得水力模型完全线性化；对于网状热网，通过解耦方法，避免了利用牛顿-拉夫逊法计算非线性水力模型方程组的迭代过程，同时，由于无需迭代求解，避免了以牛顿法为核心的传统潮流算法中存在的初值选择困难问题，以及由不合适的初值选择导致的难以收敛问题。

附图说明

图1为本发明实施例的具体方法；

图2为本发明实施例中用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法流程图；

图3为本发明实施例中采用的网状热网结构图；

图4为本发明实施例中采用的辐射状热网结构图；

图5为本发明实施例中网状热网解耦机制与精确值的节点温度计算结果对比图；

图6为本发明实施例中辐射状热网解耦机制与精确值的节点温度计算结果对比图。

具体实施方式

下面结合实例和附图，对本发明实施例的技术方案做进一步的说明。

实施例1：一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤10)根据解耦条件选择解耦点划分热网，生成主系统和子系统；

步骤20)根据网状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成网状热网潮流解耦计算流程；

步骤30)根据辐射状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成辐射状热网潮流解耦计算流程；

步骤40)建立任意拓扑热网完全解耦流程，根据解耦后的热网特性计算热力系统静态潮流。

所述的步骤10)具体包括：

步骤101)将基于量调节的热网中的所有节点划分为4类，第一类为平衡节点，其已知量为节点压力H与供水温度T_s，未知量为供热功率φ和回水温度T_r，即HT_s节点；第二类节点为φT_s节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_s，未知量为节点压力H和回水温度T_r；第三类节点为φT_r节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_r，未知量为节点压力H和供水温度T_s；第四类节点为中间节点，其供热功率φ为0，待求量为供回水温度T_s和T_r以及节点压力H。

步骤102)将建立热网潮流模型，包含水力模型和热力模型。水力模型包含节点流量连续方程和回路压降方程

式中，A为热网的降阶节点-支路关联矩阵，m为管道流量向量，d为节点注入流量向量，C_ρ为工质的比热容，T_s和T_r分别为供水温度和回水温度向量；B为热网的支路-回路关联矩阵，h为管道压降向量，K为管道的热阻系数向量。热力模型包含节点温度混合方程和管道温度跌落方程

(∑m_out)T_out＝(∑m_inT_in) (21)

式中，T_in和T_out分别为节点的流入和流出温度，m_in和m_out分别为节点的流入和流出流量，T_ps和T_pe为管道的起始和末端温度，l为管道长度，λ为管道导热系数，T_a为环境温度。

步骤103)选择第四类中间节点为解耦点，对于辐射状热网，只需要一个解耦点，设为N₁；对于网状热网，需要两个解耦点，设为N₁和N₂；含有原始平衡节点的解耦网络称为主系统，不含原始平衡节点的解耦网络称为子系统。解耦后的热网中的已知热功率需满足

式中，φ_i表示第i个节点的供热功率，对于热源节点取正值，对于负荷节点取负值；

H_sub和H_main分别表示热网中子系统和主系统的节点集。

所述的步骤20)包括：

步骤201)对于网状热网，解耦点N₁和N₂视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁和N₂均为热源节点，分别视为子系统的HT_s节点和φT_s节点。假设N₁和N₂的供水温度T_s ^sub(N₁)和T_s ^sub(N₂)，以及N₂的节点注入流量d^sub(N₂)。

步骤202)根据式(1)-式(4)计算子系统S₂的潮流，并将计算所得N₁和N₂的回水温度视为其在主系统中的回水温度，N₂的节点注入流量视为其在主系统中的流出流量，即

d^k,main(N₂)＝-d^k,sub(N₂) (25)

式中，k为整体迭代次数，sub和main分别表示子系统和主系统，d^main(N₂)和d^sub(N₂)分别为主系统和子系统中节点N₂的注入流量。根据返回值计算主系统S₁的潮流。

步骤203)子系统S₂中N₁和N₂的供水温度，根据式(8)进行更新；N₂的节点注入流量根据式(9)更新。

d^k+1,sub(N₂)＝d^k,sub(N₂)+Δd^k(N₂) (27)

式中，Δd(N₂)为节点注入流量不平衡向量中节点N₂对应的不平衡量，和与N₂直接相连的管道流量不平衡量数值相等，即

式中，Δm为管道流量不平衡量向量，Δm_P1为与N₂直接相连的管道流量的不平衡量，J_h和ΔF_h分别为原始热网水力模型中的雅可比矩阵和不平衡量向量，即

步骤204)步骤201)至步骤203)进行循环迭代，直至节点N₁和节点N₂的设定值满足式(13)所示收敛条件，式中ε为最大误差限。

所述步骤30)包括：

步骤301)对于辐射状热网，解耦点N₁视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁视为HT_s节点。假设N₁的供水温度T_s ^sub(N₁)，计算子系统S₂的潮流。

步骤302)将步骤301)中计算所得的节点N₁的回水温度和供热功率视为节点N₁在主系统S₁中的回水温度与耗热功率，即

φ^k,main(N₁)＝-φ^k,sub(N₁) (33)

式中，φ^main(N₁)和φ^sub(N₁)分别为节点N₁在主系统和子系统的供热功率。根据返回值计算主系统S₁的潮流。子系统中节点N₁的供热温度根据式(16)更新。

步骤303)步骤301)至步骤302)进行循环迭代，直至节点N₁的供水温度满足式(17)所示收敛条件，式中ε为最大误差限。

所述步骤40)包括：

步骤401)对于辐射状热网，可首先根据步骤30)将其划分为两个较小的辐射热网，再对解耦后的小型热网进行解耦，选择合适的解耦规模；对于网状热网，可首先根据步骤20)将其划分为两个辐射网，再实现进一步解耦。

步骤402)解耦后，任意热网拓扑均变为辐射网，其热力模型不变，水力模型变换为

式中，k为迭代次数，Δd为节点注入流量不平衡量，T_s和T_r分别为节点供水温度和回水温度向量。

应用实施例：以巴厘岛32节点电热联合系统为网状热网算例，系统结构图如图3所示，以吉林某地区51节点电热联合系统为辐射状热网算例进行说明，系统结构图如图4所示。

如图1所示，本发明实施例提供一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，包括以下步骤：

步骤10)根据解耦条件选择解耦点划分热网，生成主系统和子系统；

步骤20)根据网状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成网状热网潮流解耦计算流程；

步骤30)根据辐射状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成辐射状热网潮流解耦计算流程；

步骤40)建立任意拓扑热网完全解耦流程，根据解耦后的热网特性计算热力系统静态潮流。

在上述实施例中，所述的步骤10)具体包括：

步步骤101)将基于量调节的热网中的所有节点划分为4类，第一类为平衡节点，其已知量为节点压力H与供水温度T_s，未知量为供热功率φ和回水温度T_r，即HT_s节点；第二类节点为φT_s节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_s，未知量为节点压力H和回水温度T_r；第三类节点为φT_r节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_r，未知量为节点压力H和供水温度T_s；第四类节点为中间节点，其供热功率φ为0，待求量为供回水温度T_s和T_r以及节点压力H。

步骤102)将建立热网潮流模型，包含水力模型和热力模型。水力模型包含节点流量连续方程和回路压降方程

式中，A为热网的降阶节点-支路关联矩阵，m为管道流量向量，d为节点注入流量向量，C_ρ为工质的比热容，T_s和T_r分别为供水温度和回水温度向量；B为热网的支路-回路关联矩阵，h为管道压降向量，K为管道的热阻系数向量。热力模型包含节点温度混合方程和管道温度跌落方程

(∑m_out)T_out＝(∑m_inT_in) (39)

式中，T_in和T_out分别为节点的流入和流出温度，m_in和m_out分别为节点的流入和流出流量，T_ps和T_pe为管道的起始和末端温度，l为管道长度，λ为管道导热系数，T_a为环境温度。

步骤103)选择第四类中间节点为解耦点，对于辐射状热网，只需要一个解耦点，设为N₁；对于网状热网，需要两个解耦点，设为N₁和N₂；含有原始平衡节点的解耦网络称为主系统，不含原始平衡节点的解耦网络称为子系统。解耦后的热网中的已知热功率需满足

式中，φ_i表示第i个节点的供热功率，对于热源节点取正值，对于负荷节点取负值；

H_sub和H_main分别表示热网中子系统和主系统的节点集。在本实施例中，网状热网选择图3中N₅和节点N₂₅为解耦点，划分为两个小辐射网，辐射状热网选择图4中节点N₃和节点N₁₄为解耦点，划分为3个辐射子网。

在上述实施例中，所述的步骤20)具体包括：

步骤201)对于网状热网，解耦点N₁和N₂视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁和N₂均为热源节点，分别视为子系统的HT_s节点和φT_s节点。假设N₁和N₂的供水温度T_s ^sub(N₁)和T_s ^sub(N₂)，以及N₂的节点注入流量d^sub(N₂)。在本实施例中，原始网状系统中的节点N₅和节点N₂₅视为解耦系统的节点N₁和节点N₂。

步骤202)根据式(1)-式(4)计算子系统S₂的潮流，并将计算所得N₁和N₂的回水温度视为其在主系统中的回水温度，N₂的节点注入流量视为其在主系统中的流出流量，即

d^k,main(N₂)＝-d^k,sub(N₂) (43)

式中，k为整体迭代次数，sub和main分别表示子系统和主系统，d^main(N₂)和d^sub(N₂)分别为主系统和子系统中节点N₂的注入流量。根据返回值计算主系统S₁的潮流。

步骤203)子系统S₂中N₁和N₂的供水温度，根据式(8)进行更新；N₂的节点注入流量根据式(9)更新。

d^k+1,sub(N₂)＝d^k,sub(N₂)+Δd^k(N₂) (45)

式中，Δd(N₂)为节点注入流量不平衡向量中节点N₂对应的不平衡量，和与N₂直接相连的管道流量不平衡量数值相等，即

式中，Δm为管道流量不平衡量向量，Δm_P1为与N₂直接相连的管道流量的不平衡量，J_h和ΔF_h分别为原始热网水力模型中的雅可比矩阵和不平衡量向量，即

步骤204)步骤201)至步骤203)进行循环迭代，直至节点N₁和节点N₂的设定值满足式(13)所示收敛条件，式中ε为最大误差限。

在上述实施例中，所述的步骤30)具体包括：

步骤301)对于辐射状热网，解耦点N₁视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁视为HT_s节点。假设N₁的供水温度T_s ^sub(N₁)，计算子系统S₂的潮流。在本实施例中，原始辐射状系统中的节点N₃和节点N₁₄分别视为解耦系统的HT_s节点。

步骤302)将步骤301)中计算所得的节点N₁的回水温度和供热功率视为节点N₁在主系统S₁中的回水温度与耗热功率，即

φ^k,main(N₁)＝-φ^k,sub(N₁) (51)

式中，φ^main(N₁)和φ^sub(N₁)分别为节点N₁在主系统和子系统的供热功率。根据返回值计算主系统S₁的潮流。子系统中节点N₁的供热温度根据式(16)更新。

步骤303)步骤301)至步骤302)进行循环迭代，直至节点N₁的供水温度满足式(17)所示收敛条件，式中ε为最大误差限。

步骤401)对于辐射状热网，可首先根据步骤30)将其划分为两个较小的辐射热网，再对解耦后的小型热网进行解耦，选择合适的解耦规模；对于网状热网，可首先根据步骤20)将其划分为两个辐射网，再实现进一步解耦。

步骤402)解耦后，任意热网拓扑均变为辐射网，其热力模型不变，水力模型变换为

式中，k为迭代次数，Δd为节点注入流量不平衡量，T_s和T_r分别为节点供水温度和回水温度向量。

利用快速解耦算法计算所得的网状热网的节点温度和辐射状热网的节点温度分别如图5和图6所示。

本发明实施例的一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，利用解耦思想将任意网络分割，通过减小系统规模减小了热力系统静态潮流计算的系统规模与复杂度，并提出了用于量调节的不同拓扑结构的热力系统解耦后，解耦点变量的交互修正机制。通过将热网解耦为若干辐射网，简化了潮流计算，避免了基于牛顿-拉夫逊算法的传统潮流计算方法初值选择与迭代收敛困难的问题，适用于工程中大型热力系统中静态潮流的快速计算场景。

Claims (5)

1.一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤10)根据解耦条件选择解耦点划分热网，生成主系统和子系统；

步骤20)根据网状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成网状热网潮流解耦计算流程；

步骤30)根据辐射状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成辐射状热网潮流解耦计算流程；

步骤40)建立任意拓扑热网完全解耦流程，根据解耦后的热网特性计算热力系统静态潮流。

2.根据权利要求1所述的一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，其特征在于，所述步骤10)根据解耦条件选择解耦点划分热网，生成主系统和子系统，具体如下，

步骤101)将基于量调节的热网中的所有节点划分为4类，第一类为平衡节点，其已知量为节点压力H与供水温度T_s，未知量为供热功率φ和回水温度T_r，即HT_s节点；第二类节点为φT_s节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_s，未知量为节点压力H和回水温度T_r；第三类节点为φT_r节点，其已知量为供热功率φ和供水温度T_r，未知量为节点压力H和供水温度T_s；第四类节点为中间节点，其供热功率φ为0，待求量为供回水温度T_s和T_r以及节点压力H；

步骤102)将建立热网潮流模型，包含水力模型和热力模型，水力模型包含节点流量连续方程和回路压降方程

式中，A为热网的降阶节点-支路关联矩阵，m为管道流量向量，d为节点注入流量向量，C_ρ为工质的比热容，T_s和T_r分别为供水温度和回水温度向量；B为热网的支路-回路关联矩阵，h为管道压降向量，K为管道的热阻系数向量。热力模型包含节点温度混合方程和管道温度跌落方程

(∑m_out)T_out＝(∑m_inT_in) (3)

式中，T_in和T_out分别为节点的流入和流出温度，m_in和m_out分别为节点的流入和流出流量，T_ps和T_pe为管道的起始和末端温度，l为管道长度，λ为管道导热系数，T_a为环境温度；

步骤103)选择第四类中间节点为解耦点，对于辐射状热网，只需要一个解耦点，设为N₁；对于网状热网，需要两个解耦点，设为N₁和N₂；含有原始平衡节点的解耦网络称为主系统，不含原始平衡节点的解耦网络称为子系统。解耦后的热网中的已知热功率需满足

式中，φ_i表示第i个节点的供热功率，对于热源节点取正值，对于负荷节点取负值；H_sub和H_main分别表示热网中子系统和主系统的节点集。

3.根据权利要求2所述的一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，其特征在于，所述的步骤20)根据网状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成网状热网潮流解耦计算流程，包括：

步骤201)对于网状热网，解耦点N₁和N₂视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁和N₂均为热源节点，分别视为子系统的HT_s节点和φT_s节点，假设N₁和N₂的供水温度T_s ^sub(N₁)和T_s ^sub(N₂)，以及N₂的节点注入流量d^sub(N₂)；

步骤202)根据式(1)-式(4)计算子系统S₂的潮流，并将计算所得N₁和N₂的回水温度视为其在主系统中的回水温度，N₂的节点注入流量视为其在主系统中的流出流量，即

d^k,main(N₂)＝-d^k,sub(N₂) (7)

式中，k为整体迭代次数，sub和main分别表示子系统和主系统，d^main(N₂)和d^sub(N₂)分别为主系统和子系统中节点N₂的注入流量，根据返回值计算主系统S₁的潮流；

步骤203)子系统S₂中N₁和N₂的供水温度，根据式(8)进行更新；N₂的节点注入流量根据式(9)更新；

d^k+1,sub(N₂)＝d^k,sub(N₂)+Δd^k(N₂) (9)

式中，Δd(N₂)为节点注入流量不平衡向量中节点N₂对应的不平衡量，和与N₂直接相连的管道流量不平衡量数值相等，即

式中，Δm为管道流量不平衡量向量，Δm_P1为与N₂直接相连的管道流量的不平衡量，J_h和ΔF_h分别为原始热网水力模型中的雅可比矩阵和不平衡量向量，即

步骤204)步骤201)至步骤203)进行循环迭代，直至节点N₁和节点N₂的设定值满足式(13)所示收敛条件，式中ε为最大误差限；

。

4.根据权利要求3所述的一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，其特征在于，所述的步骤30)根据辐射状热网拓扑特性，建立解耦点变量交互与迭代机制，形成辐射状热网潮流解耦计算流程；包括：

步骤301)对于辐射状热网，解耦点N₁视为主系统的φT_r节点；对于子系统，N₁视为HT_s节点，假设N₁的供水温度T_s ^sub(N₁)，计算子系统S₂的潮流；

步骤302)将步骤301)中计算所得的节点N₁的回水温度和供热功率视为节点N₁在主系统S₁中的回水温度与耗热功率，即

φ^k,main(N₁)＝-φ^k,sub(N₁) (15)

式中，φ^main(N₁)和φ^sub(N₁)分别为节点N₁在主系统和子系统的供热功率，根据返回值计算主系统S₁的潮流，子系统中节点N₁的供热温度根据式(16)更新；

步骤303)步骤301)至步骤302)进行循环迭代，直至节点N₁的供水温度满足式(17)所示收敛条件，式中ε为最大误差限。

。

5.根据权利要求4所述的一种用于量调节的热力系统静态潮流快速解耦计算方法，其特征在于，所述步骤40)建立任意拓扑热网完全解耦流程，根据解耦后的热网特性计算热力系统静态潮流，包括：

步骤401)对于辐射状热网，可首先根据步骤30)将其划分为两个较小的辐射热网，再对解耦后的小型热网进行解耦，选择合适的解耦规模；对于网状热网，可首先根据步骤20)将其划分为两个辐射网，再根据步骤30)实现进一步解耦；

步骤402)解耦后，任意热网拓扑均变为辐射网，其热力模型不变，水力模型变换为

式中，k为迭代次数，Δd为节点注入流量不平衡量，T_s和T_r分别为节点供水温度和回水温度向量。

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