CN114465238A - 一种热电联合生产模拟运行优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源发电技术领域，具体提供了一种热电联合生产模拟运行优化方法及装置，包括：求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及其对应的约束条件。本发明提供的技术方案可为含供热系统的省级电网新能源消纳能力评估计算提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，具体涉及一种热电联合生产模拟运行优化方法及装置。
背景技术
随着新能源占比的不断增加，电网发生新能源弃电的风险不断加剧。为满足冬季的供热需求，火电机组在供热期需要保持较高的出力水平和开机台数，因此会压缩新能源发电的接纳空间。受此影响，供热期弃电已成为“三北”地区新能源弃电的主要原因。为提高供热期新能源消纳水平，充分挖掘供热系统的热惯性和储热能力，通过热电联合优化减少火电机组开机容量，是提高供热期新能源利用率的重要技术途径。
基于时序生产模拟技术开展全年8760h的新能源生产模拟计算，是评估电网新能源消纳量，合理优化电网和电源中长期运行方式，促进新能源消纳的重要技术手段。目前的新能源消纳能力评估技术还没有充分考虑热电联合优化的作用，难以准确量化评估供热期的新能源消纳能力。供热系统的结构较为复杂，包括热源(供热机组)、供热管网和热用户三大部分，根据热力学和能量守恒原理，供热平衡方程可由一系列复杂非线性、时延动态微分方程组进行表征。由于电网的供热机组与热用户数量较多、供热管网结构复杂，复杂的动态微分方程组模型难以满足全年8760h生产模拟快速计算的需求。因此，亟需提出一种适应全年时序生产模拟计算的热电联合运行优化建模方法，满足新能源全年消纳能力评估计算的需要。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提出了一种热电联合生产模拟运行优化方法及装置。
第一方面，提供一种热电联合生产模拟运行优化方法，所述热电联合生产模拟运行优化方法包括：
求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；
将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；
其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及其对应的约束条件。
优选的，所述热电联合生产模拟运行参量包括下述中的至少一种：抽汽式供热机组的发电功率、抽汽式供热机组的供热功率、抽汽式供热机组的运行台数、背压式供热机组的发电功率、背压式供热机组的供热功率、背压式供热机组的运行台数、新能源发电功率、供热管网输入的供热功率、供热管网输出的供热功率，室内空气与建筑物墙体的交换热量、外墙与室外空气的交换热量、热用户室内温度、热用户室内墙体温度。
优选的，所述目标函数的计算式如下：
上式中，obj为目标函数的目标值，Δt为单位时段，pw(t)为t时段的新能源发电功率，T为控制周期。
优选的，所述约束条件包括功率平衡约束，所述功率平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的发电功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的发电功率，pd(t)为t时段的用电负荷，I为抽汽式供热机组的类型数，J为背压式供热机组的类型数。
优选的，所述约束条件包括供热机组供热平衡约束，所述供热机组供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的供热功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的供热功率，hd(t)为t时段供热管网输入的供热功率。
进一步的，所述约束条件包括供热管网供热平衡约束，所述供热管网供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，hd(t-ΔT)为t-ΔT时段供热管网输入的供热功率，ho(t)为供热管网在t时段向用户侧输出的热功率，η为供热管网的热损耗，ΔT为供热管网的热延迟。
进一步的，所述供热管网的热损耗的计算式如下：
上式中，L为管道长度，k、k1、k2分别为第一系数、第二系数、第三系数，te为管道外环境温度，u为管道流速；
其中，所述第一系数、第二系数、第三系数的计算式如下：
上式中，α1为水流与管壁之间的对流换热系数，L1为管壁内周长，F为流道横截面积，c为水的比热，ρ为水的密度，Fp为管道横截面积，cp为管壁的比热，ρp为管壁的密度，α2为管道保温层传热系数，L2为管壁外周长。
进一步的，所述供热管网的热延迟的计算式如下：
上式中，L为管道的长度，r为管道的内径，Gt为管道单位时间内的水流量。
进一步的，所述约束条件包括热用户供热平衡约束，所述热用户供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，Hw(t)为室内空气与建筑物墙体在t时段的交换热量，Hl(t)为外墙与室外空气在t时段的交换热量，Ta(t)和Ta(t+1)分别为t时段和t+1时段的室内温度，To(t)为t时段的室外温度，Tw(t)和Tw(t+1)分别为t时段和t+1时段的墙体温度，s为建筑物的总供热面积，
和
分别为室内温度上限和下限，ΔTa为相邻时段室内温度变化的上限，K1为室内换热系数，K2为墙体储热系数，K3为室外换热系数，K4为墙体散热系数。
进一步的，所述室内换热系数K1、墙体储热系数K2、室外换热系数K3、墙体散热系数K4的计算式如下：
上式中，h为每层建筑的高度，ca是空气的比热容，ρa为空气的密度，b为建筑物的外表面积与其体积的比值，α为建筑内墙与外墙的面积比值，x为室内空气与墙壁的换热系数，Δt为时间间隔，cw是墙壁的比热容，ρw为墙壁的密度，δw为墙壁的厚度。
进一步的，所述约束条件包括抽汽式供热机组热电耦合约束，所述抽汽式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的运行台数，PA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的发电功率，PB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的发电功率，PC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的发电功率，PD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的发电功率，hA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的供热功率，hB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的供热功率，hC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的供热功率，hD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的供热功率。
进一步的，所述背压式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第j类背压式供热机组在t时段的开机台数，h为每层建筑的高度。
第二方面，提供一种热电联合生产模拟运行优化装置，所述热电联合生产模拟运行优化装置包括：
获取模块，用于求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；
仿真结果输出模块，用于将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；
其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及其对应的约束条件。
第三方面，提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的热电联合生产模拟运行优化方法。
第四方面，提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的热电联合生产模拟运行优化方法。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
本发明提供了一种热电联合生产模拟运行优化方法及装置，包括：求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及其对应的约束条件。本发明所提出的热电联合生产模拟运行优化模型实现了对复杂供热系统运行过程的简化描述，模型为混合整数线性规划模型，能够满足省级规模电网实用化生产模拟计算需求。
附图说明
图1是本发明实施例的热电联合生产模拟运行优化方法的主要步骤流程示意图；
图2是本发明实施例的抽汽式供热机组的运行区间示意图；
图3是本发明实施例的S台抽汽式供热机组聚合的热电耦合运行区间范围示意图；
图4是本发明实施例的背压式供热机组的热电耦合运行区间示意图；
图5是本发明实施例的S台背压式供热机组聚合的热电耦合运行区间范围示意图；
图6是本发明实施例的热电联合生产模拟运行优化装置的主要结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种热电联合生产模拟运行优化方法，供热系统中热源、热网、热用户运行特性复杂，系统运行具有大规模、非线性和时延等特征，建模难度大。本发明通过提取供热系统的热电耦合特性、储热、散热与热惯性等主要特征，利用等效聚合等技术，建立满足时序生产模拟需要的热电联合生产模拟运行优化模型。本发明所提出的热电联合生产模拟运行优化模型为混合整数线性优化模型，能够满足生产模拟快速计算的应用需求。
参阅附图1，图1是本发明的一个实施例的热电联合生产模拟运行优化方法的主要步骤流程示意图。如图1所示，本发明实施例中的热电联合生产模拟运行优化方法主要包括以下步骤：
步骤S101：求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；
步骤S102：将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；
其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及其对应的约束条件。
本实施例中，所述热电联合生产模拟运行参量包括下述中的至少一种：抽汽式供热机组的发电功率、抽汽式供热机组的供热功率、抽汽式供热机组的运行台数、背压式供热机组的发电功率、背压式供热机组的供热功率、背压式供热机组的运行台数、新能源发电功率、供热管网输入的供热功率、供热管网输出的供热功率，室内空气与建筑物墙体的交换热量、外墙与室外空气的交换热量、热用户室内温度、热用户室内墙体温度。
所述约束条件包括下述中的至少一种：功率平衡约束、供热机组供热平衡约束、供热管网供热平衡约束、热用户供热平衡约束、抽汽式供热机组热电耦合约束、背压式供热机组热电耦合约束。
进一步的，所述约束条件还可以包括：系统备用需求约束、供热机组运行台数约束、供热机组出力范围约束、供热机组出力爬坡约束、新能源出力范围约束。
在一个实施方式中，所述目标函数的计算式如下：
上式中，obj为目标函数的目标值，Δt为单位时段，pw(t)为t时段的新能源发电功率，T为控制周期。
在一个实施方式中，所述约束条件包括功率平衡约束，所述功率平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的发电功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的发电功率，pd(t)为t时段的用电负荷，I为抽汽式供热机组的类型数，J为背压式供热机组的类型数。
在一个实施方式中，所述约束条件包括供热机组供热平衡约束，所述供热机组供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的供热功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的供热功率，hd(t)为t时段供热管网输入的供热功率。
在一个实施方式中，所述约束条件包括供热管网供热平衡约束，所述供热管网供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，hd(t-ΔT)为t-ΔT时段供热管网输入的供热功率，ho(t)为供热管网在t时段向用户侧输出的热功率，η为供热管网的热损耗，ΔT为供热管网的热延迟。
热网管道可以表示为一个含多层保温结构的供热管道，根据热力学原理所述供热管网的热损耗的计算式如下：
上式中，L为管道长度，k、k1、k2分别为第一系数、第二系数、第三系数，te为管道外环境温度，u为管道流速；
其中，所述第一系数、第二系数、第三系数的计算式如下：
上式中，α1为水流与管壁之间的对流换热系数，L1为管壁内周长，F为流道横截面积，c为水的比热，ρ为水的密度，Fp为管道横截面积，cp为管壁的比热，ρp为管壁的密度，α2为管道保温层传热系数，L2为管壁外周长。
供热管道内液体的流动时间近似等于热网延迟时间，具体的，所述供热管网的热延迟的计算式如下：
上式中，L为管道的长度，r为管道的内径，Gt为管道单位时间内的水流量。
在一个实施方式中，所述约束条件包括热用户供热平衡约束，所述热用户供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，Hw(t)为室内空气与建筑物墙体在t时段的交换热量，Hl(t)为外墙与室外空气在t时段的交换热量，Ta(t)和Ta(t+1)分别为t时段和t+1时段的室内温度，To(t)为t时段的室外温度，Tw(t)和Tw(t+1)分别为t时段和t+1时段的墙体温度，s为建筑物的总供热面积，
和
分别为室内温度上限和下限，ΔTa为相邻时段室内温度变化的上限，K1为室内换热系数，K2为墙体储热系数，K3为室外换热系数，K4为墙体散热系数。
其中，所述室内换热系数K1、墙体储热系数K2、室外换热系数K3、墙体散热系数K4的计算式如下：
上式中，h为每层建筑的高度，ca是空气的比热容，ρa为空气的密度，b为建筑物的外表面积与其体积的比值，α为建筑内墙与外墙的面积比值，x为室内空气与墙壁的换热系数，Δt为时间间隔，cw是墙壁的比热容，ρw为墙壁的密度，δw为墙壁的厚度。
热用户供热平衡约束中的第1至第4个公式描述了热用户建筑物的热特性与散热特性，反映了热用户建筑物内空气与室外空气的热交换过程，包括2个方面：建筑物内空气与墙体进行热交换；墙体与室外空气进行热交换。热用户供热平衡约束中的第5和第6个公式反映了热用户的热舒适需求。
在一个实施方式中，所述约束条件包括抽汽式供热机组热电耦合约束，所述抽汽式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的运行台数，PA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的发电功率，PB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的发电功率，PC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的发电功率，PD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的发电功率，hA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的供热功率，hB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的供热功率，hC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的供热功率，hD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的供热功率。
其中，抽汽式供热机组的运行区间如图2所示，横坐标表示机组供热功率，纵坐标表示机组发电功率，cAB表示直线AB的斜率，cBC表示直线BC的斜率，cDC表示直线DC的斜率。当机组处于开机状态时，抽汽式供热机组的运行区间即为ABCD所围成的区域，由图2可知，在保持一定供热功率的情况下，发电功率可在一定的范围内进行调节，如：当供热功率等于h时，对应的最小发电功率为PE，最大发电功率为PF，即机组发电功率可在区间[PE，PF]内变化。当机组处于停机状态时，机组的运行区间则限制在零点，即供热功率和发电功率均为0。
针对所述抽汽式供热机组热电耦合约束的数学模型中的抽汽式供热机组热电耦合约束，假设抽汽式供热机组总台数为N，在t时段其中的S台机组处于开机状态，N-S台处于停机状态。对S台开机的机组运行状态进行聚合，附图3为S台抽汽式供热机组聚合的热电耦合运行区间范围，与单台机组的运行范围相比，ABCD区间顶点的坐标变为(pAS，hAS)，(PBS，hBS)，(PCS，hCS)，(PDS，hDS)。
进一步的，所述背压式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第j类背压式供热机组在t时段的开机台数，h为每层建筑的高度。
图4示出了背压式供热机组的热电耦合运行区间示意图。由图中可知，背压式供热机组的发电功率受供热功率限制，热电相互制约，发电功率和供热功率成线性关系，即供热功率的范围为0至hB，发电功率的变化范围为PA至PB。针对相同容量和类型的背压式供热机组，建立等效聚合运行模型。假设在t时段其中的S台机组处于开机状态，对S台开机的机组运行状态进行聚合，附图5示出了S台背压式供热机组聚合的热电耦合运行区间范围示意图。
进一步的，本发明实施例中提供的热电联合生产模拟运行优化模型可以调用数学规划求解器Cplex软件进行求解。
基于同一发明构思，本发明还提供一种热电联合生产模拟运行优化装置，如图6所示，所述热电联合生产模拟运行优化装置包括：
获取模块，用于求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；
仿真结果输出模块，用于将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；
其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及其对应的约束条件。
优选的，所述热电联合生产模拟运行参量包括下述中的至少一种：抽汽式供热机组的发电功率、抽汽式供热机组的供热功率、抽汽式供热机组的运行台数、背压式供热机组的发电功率、背压式供热机组的供热功率、背压式供热机组的运行台数、新能源发电功率、供热管网输入的供热功率、供热管网输出的供热功率，室内空气与建筑物墙体的交换热量、外墙与室外空气的交换热量、热用户室内温度、热用户室内墙体温度。
进一步的，所述约束条件包括下述中的至少一种：功率平衡约束、供热机组供热平衡约束、供热管网供热平衡约束、热用户供热平衡约束、抽汽式供热机组热电耦合约束、背压式供热机组热电耦合约束。
进一步的，所述约束条件包括下述中的至少一种：系统备用需求约束、供热机组运行台数约束、供热机组出力范围约束、供热机组出力爬坡约束、新能源出力范围约束。
进一步的，所述目标函数的计算式如下：
上式中，obj为目标函数的目标值，Δt为单位时段，pw(t)为t时段的新能源发电功率，T为控制周期。
进一步的，所述约束条件包括功率平衡约束，所述功率平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的发电功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的发电功率，pd(t)为t时段的用电负荷，I为抽汽式供热机组的类型数，J为背压式供热机组的类型数。
进一步的，所述约束条件包括供热机组供热平衡约束，所述供热机组供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的供热功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的供热功率，hd(t)为t时段供热管网输入的供热功率。
进一步的，所述约束条件包括供热管网供热平衡约束，所述供热管网供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，hd(t-ΔT)为t-ΔT时段供热管网输入的供热功率，ho(t)为供热管网在t时段向用户侧输出的热功率，η为供热管网的热损耗，ΔT为供热管网的热延迟。
进一步的，所述供热管网的热损耗的计算式如下：
上式中，L为管道长度，k、k1、k2分别为第一系数、第二系数、第三系数，te为管道外环境温度，u为管道流速；
其中，所述第一系数、第二系数、第三系数的计算式如下：
上式中，α1为水流与管壁之间的对流换热系数，L1为管壁内周长，F为流道横截面积，c为水的比热，ρ为水的密度，Fp为管道横截面积，cp为管壁的比热，ρp为管壁的密度，α2为管道保温层传热系数，L2为管壁外周长。
进一步的，所述供热管网的热延迟的计算式如下：
上式中，L为管道的长度，r为管道的内径，Gt为管道单位时间内的水流量。
进一步的，所述约束条件包括热用户供热平衡约束，所述热用户供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，Hw(t)为室内空气与建筑物墙体在t时段的交换热量，Hl(t)为外墙与室外空气在t时段的交换热量，Ta(t)和Ta(t+1)分别为t时段和t+1时段的室内温度，To(t)为t时段的室外温度，Tw(t)和Tw(t+1)分别为t时段和t+1时段的墙体温度，s为建筑物的总供热面积，
和
分别为室内温度上限和下限，ΔTa为相邻时段室内温度变化的上限，K1为室内换热系数，K2为墙体储热系数，K3为室外换热系数，K4为墙体散热系数。
进一步的，所述室内换热系数K1、墙体储热系数K2、室外换热系数K3、墙体散热系数K4的计算式如下：
上式中，h为每层建筑的高度，ca是空气的比热容，ρa为空气的密度，b为建筑物的外表面积与其体积的比值，α为建筑内墙与外墙的面积比值，x为室内空气与墙壁的换热系数，Δt为时间间隔，cw是墙壁的比热容，ρw为墙壁的密度，δw为墙壁的厚度。
进一步的，所述约束条件包括抽汽式供热机组热电耦合约束，所述抽汽式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的运行台数，PA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的发电功率，PB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的发电功率，PC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的发电功率，pD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的发电功率，hA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的供热功率，hB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的供热功率，hC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的供热功率，hD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的供热功率。
进一步的，所述背压式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第j类背压式供热机组在t时段的开机台数，h为每层建筑的高度。
进一步的，本发明提供一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行所述的热电联合生产模拟运行优化方法。
进一步的，本发明提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述的热电联合生产模拟运行优化方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (15)
1.一种热电联合生产模拟运行优化方法，其特征在于，所述方法包括：
求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；
将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；
其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及约束条件。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热电联合生产模拟运行参量包括下述中的至少一种：抽汽式供热机组的发电功率、抽汽式供热机组的供热功率、抽汽式供热机组的运行台数、背压式供热机组的发电功率、背压式供热机组的供热功率、背压式供热机组的运行台数、新能源发电功率、供热管网输入的供热功率、供热管网输出的供热功率、室内空气与建筑物墙体的交换热量、外墙与室外空气的交换热量、热用户室内温度、热用户室内墙体温度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数的计算式如下：
上式中，obj为目标函数的目标值，Δt为单位时段，pw(t)为t时段的新能源发电功率，T为控制周期。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括功率平衡约束，所述功率平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的发电功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的发电功率，pd(t)为t时段的用电负荷，I为抽汽式供热机组的类型数，J为背压式供热机组的类型数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括供热机组供热平衡约束，所述供热机组供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的供热功率，
为第j类背压式供热机组在t时段的供热功率，hd(t)为t时段供热管网输入的供热功率。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括供热管网供热平衡约束，所述供热管网供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，hd(t-ΔT)为t-ΔT时段供热管网输入的供热功率，ho(t)为供热管网在t时段向用户侧输出的热功率，η为供热管网的热损耗，ΔT为供热管网的热延迟。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述供热管网的热损耗的计算式如下：
上式中，L为管道长度，k、k1、k2分别为第一系数、第二系数、第三系数，te为管道外环境温度，u为管道流速；
其中，所述第一系数、第二系数、第三系数的计算式如下：
上式中，α1为水流与管壁之间的对流换热系数，L1为管壁内周长，F为流道横截面积，c为水的比热，ρ为水的密度，Fp为管道横截面积，cp为管壁的比热，ρp为管壁的密度，α2为管道保温层传热系数，L2为管壁外周长。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述供热管网的热延迟的计算式如下：
上式中，L为管道的长度，r为管道的内径，Gt为管道单位时间内的水流量。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括热用户供热平衡约束，所述热用户供热平衡约束的数学模型如下：
上式中，Hw(t)为室内空气与建筑物墙体在t时段的交换热量，Hl(t)为外墙与室外空气在t时段的交换热量，Ta(t)和Ta(t+1)分别为t时段和t+1时段的室内温度，To(t)为t时段的室外温度，Tw(t)和Tw(t+1)分别为t时段和t+1时段的墙体温度，s为建筑物的总供热面积，
和
分别为室内温度上限和下限，ΔTa为相邻时段室内温度变化的上限，K1为室内换热系数，K2为墙体储热系数，K3为室外换热系数，K4为墙体散热系数。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述室内换热系数K1、墙体储热系数K2、室外换热系数K3、墙体散热系数K4的计算式如下：
上式中，h为每层建筑的高度，ca是空气的比热容，ρa为空气的密度，b为建筑物的外表面积与其体积的比值，α为建筑内墙与外墙的面积比值，x为室内空气与墙壁的换热系数，Δt为时间间隔，cw是墙壁的比热容，ρw为墙壁的密度，δw为墙壁的厚度。
11.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括抽汽式供热机组热电耦合约束，所述抽汽式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第i类抽汽式供热机组在t时段的运行台数，PA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的发电功率，PB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的发电功率，PC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的发电功率，PD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的发电功率，hA为抽汽式供热机组的运行区间中顶点A处的供热功率，hB为抽汽式供热机组的运行区间中顶点B处的供热功率，hC为抽汽式供热机组的运行区间中顶点C处的供热功率，hD为抽汽式供热机组的运行区间中顶点D处的供热功率。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述背压式供热机组热电耦合约束的数学模型如下：
上式中，
为第j类背压式供热机组在t时段的开机台数，h为每层建筑的高度。
13.一种热电联合生产模拟运行优化装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于求解预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型，获取热电联合生产模拟运行参量的目标值；
仿真结果输出模块，用于将所述热电联合生产模拟运行参量的目标值作为热电联合生产模拟运行优化结果；
其中，所述预先构建的热电联合生产模拟运行优化模型包括：以新能源发电量最大为目标的目标函数及其对应的约束条件。
14.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至12中任意一项所述的热电联合生产模拟运行优化方法。
15.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至12中任意一项所述的热电联合生产模拟运行优化方法。
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|---|---|---|---|---|
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