一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法技术方案

本发明专利技术提供了一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，包括如下步骤，获取热力系统中所有节点的参数数据；根据所述节点的参数数据，得到第一节点供热温度和第一节点回热温度；再通过牛拉法对所述热力系统拓扑结构进行水力计算，得到管段流量；根据所述管段流量，通过基本关联矩阵，构建矩阵化热力计算模型；求解所述矩阵化热力计算模型，得到第二节点供热温度和第二节点回热温度；判断计算结果是否满足预设的收敛精度，若满足，计算结束，否则重新迭代计算。通过构建矩阵化热力计算模型进行热力计算，相比现有方法，避免了出现高阶雅可比矩阵的问题，求解效率高且易于编程实现。程实现。程实现。

【技术实现步骤摘要】
一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法


[0001]本专利技术涉及一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，属于综合能源热力系统


技术介绍

[0002]能源是社会发展和人类生存的基础，建立节约资源、优化能源结构、提高能源利用率的社会是时代发展永恒的主题。在这个前提下，能源互联网应运而生，它加强了不同能源间的信息传递，为综合能源系统的发展提供了更广阔的空间。
[0003]综合能源系统通过传统能源、可再生能源、电、冷、热、气等多种之间的科学调度，实现多种能源的协调，满足用户的能源需求，提高能源利用率、供能可靠性和安全性；与此同时，通过多种能源之间的相互协调，还可以应对输配电系统瓶颈、提高设备利用率、减缓发、输、配电系统更新改造过程。在遇到天气或意外灾害时，综合能源系统可以有效的调度各地区的能源供应，为故障后能源服务提供有力保障。因此，综合能源系统被国际能源界誉为30～50年后人类社会能源供用最可能的承载方式，已成为国际能源领域关注的热点。
[0004]为了统一形式对综合能源电、热、气子系统进行计算，现有研究针对各个子系统构建了适用于牛拉法的求解模型。对于综合能源中的热力系统，热力计算包括水力计算和热力计算，现有研究构造了水力和热力耦合的联立迭代牛拉法求解模型。但该模型存在高非线性、高阶雅可比矩阵、对初值敏感的问题，其次热力计算的本质是矩阵运算，将热力计算构造成牛拉法的求解形式，需要单独每个节点温度的混合情况进行讨论，这一过程较为繁琐且必要性不充分。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，通过构建矩阵化热力计算模型进行热力计算，相比现有方法，避免了出现高阶雅可比矩阵的问题，求解效率高且易于编程实现。
[0007]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0008]本专利技术提供了一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，包括如下步骤，
[0009]步骤一：获取热力系统中所有节点的参数数据；
[0010]步骤二：根据所述节点的参数数据，得到第一节点供热温度和第一节点回热温度；再通过牛拉法对所述热力系统拓扑结构进行水力计算，得到管段流量；
[0011]步骤三：根据所述管段流量，通过基本关联矩阵，构建矩阵化热力计算模型；求解所述矩阵化热力计算模型，得到第二节点供热温度和第二节点回热温度；
[0012]步骤四：判断第一节点供热温度与第二节点供热温度之间差值的绝对值是否小于
预设的收敛精度，第一节点回热温度与第二节点回热温度度之间差值的绝对值是否小于预设的收敛精度；若两者同时小于预设的收敛精度，则计算结束，否则返回步骤二。
[0013]进一步的，所述步骤二中：
[0014]若所述热力系统拓扑结构为环状管网，则基于环路压降的约束条件下通过牛拉法进行水力计算；
[0015]若所述热力系统拓扑结构为辐射状管网，则直接通过牛拉法进行水力计算。
[0016]进一步的，所述基本关联矩阵A中的元素根据以下公式确定：
[0017][0018]其中，A
ij
为基本关联矩阵A中的第i行、第j列元素。
[0019]进一步的，步骤三中，根据所述管段流量和基本关联矩阵，得到所有节点流量，具体表达式如下：
[0020]Am＝m
q
[0021]其中：m
q
为所有节点流量；A为基本关联矩阵；m为管段流量。
[0022]进一步的，所述步骤三还包括：
[0023]将基本关联矩阵和所有节点流量分别进行分解，得到分解矩阵；
[0024]根据所述分解矩阵，构建矩阵化热力计算模型。
[0025]进一步的，所述基本关联矩阵经过分解，得到的分解矩阵包括流入的基本关联矩阵和流出的基本关联矩阵。
[0026]进一步的，所述所有节点流量经过分解，得到的分解矩阵包括流入的所有节点流量矩阵和流出的所有节点流量矩阵。
[0027]进一步的，所述矩阵化热力计算模型包括矩阵化供热管网热力计算模型和矩阵化回热管网热力计算模型；
[0028]通过矩阵运算直接求解矩阵化供热管网热力计算模型，得到第二节点供热温度；
[0029]通过矩阵运算直接求解矩阵化回热管网热力计算模型，得到第二节点回热温度。
[0030]进一步的，所述预设的收敛精度为10e
‑
6。
[0031]进一步的，所述步骤四中，返回步骤二包括如下步骤，
[0032]将步骤三得到的第二节点供热温度重新赋值给步骤二的第一节点供热温度，将步骤三得到的第二节点回热温度重新赋值给步骤二的第一节点回热温度，得到更新后的第一节点供热温度和第一节点回热温度。
[0033]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0034]本专利技术提出的综合能源热力系统计算方法，通过水力
‑
热力交替迭代求解，且通过构建并求解矩阵化热力计算模型进行热力计算，避免了高阶雅可比矩阵问题且提高了求解效率。
[0035]本专利技术提出的矩阵化热力计算模型，进行简单的矩阵运算求解，即可得到热力系统的温度分布，相比较现有的牛拉法热力计算模型而言，不需要单独考虑每个节点温度的混合情况，求解效率高且易于编程实现。
附图说明
[0036]图1是一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法的流程图；
[0037]图2是矩阵化供热管网热力计算模型的构建原理图；
[0038]图3是矩阵化回热管网热力计算模型的构建原理图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0040]实施例
[0041]如图1所示，本实施例提供了一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，具体步骤如下：
[0042]步骤一：获取热力系统中所有节点的参数数据；
[0043]首先，初始化，令k＝1；
[0044]其次，判断热力系统中的节点编号是否按照热负荷节点、热源节点、平衡节点的顺序进行编号，若不是则按照该原则对热力系统节点重新编号。
[0045]需要说明的是，节点的参数数据包括：节点热功率，节点供热温度，节点回热温度，节点返回温度。需要说明的是，每个节点所获得的参数数据为该节点的已知量，已知量为节点热功率和节点返回温度的节点为热负荷节点，已知量为节点热功率和节点供热温度的节点为热源节点，已知量为节点供热温度的节点为平衡节点。
[0046]步骤二：水力计算。
[0047]首先，初始化第k次水力计算的第一节点供热温度初值第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，其特征是，包括如下步骤，步骤一：获取热力系统中所有节点的参数数据；步骤二：根据所述节点的参数数据，得到第一节点供热温度和第一节点回热温度；再通过牛拉法对所述热力系统拓扑结构进行水力计算，得到管段流量；步骤三：根据所述管段流量，通过基本关联矩阵，构建矩阵化热力计算模型；求解所述矩阵化热力计算模型，得到第二节点供热温度和第二节点回热温度；步骤四：判断第一节点供热温度与第二节点供热温度之间差值的绝对值是否小于预设的收敛精度，第一节点回热温度与第二节点回热温度度之间差值的绝对值是否小于预设的收敛精度；若两者同时小于预设的收敛精度，则计算结束，否则返回步骤二。2.根据权利要求1所述的一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，其特征是，所述步骤二中：若所述热力系统拓扑结构为环状管网，则基于环路压降的约束条件下通过牛拉法进行水力计算；若所述热力系统拓扑结构为辐射状管网，则直接通过牛拉法进行水力计算。3.根据权利要求1所述的一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，其特征是，所述基本关联矩阵A中的元素根据以下公式确定：其中，A
ij
为基本关联矩阵A中的第i行、第j列元素。4.根据权利要求3所述的一种矩阵化求解热力计算的综合能源热力系统计算方法，其特征是，步骤三中，根据所述管段流量和基本关联矩阵，得到所有节点流量，具体表达式如下：Am＝m
q
其中：m
q
为所有节点流量；A为基本关联矩阵；m...

【专利技术属性】
技术研发人员：董亮，黄励，刘万根，乔吉祥，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：