恭喜天津大学王丹获国家专利权
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龙图腾网恭喜天津大学申请的专利基于非平衡节点功率的综合能源系统㶲流间接计算方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115146550B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210394754.4,技术领域涉及:G06F30/28;该发明授权基于非平衡节点功率的综合能源系统㶲流间接计算方法是由王丹;李家熙;周天烁;贾宏杰设计研发完成,并于2022-04-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于非平衡节点功率的综合能源系统㶲流间接计算方法在说明书摘要公布了:本发明公开一种基于非平衡节点功率的综合能源系统流间接计算方法,包括:在已知非平衡节点功率的条件下,基于热力系统流机理模型构建热力系统流间接计算模型;基于电力系统流机理模型构建电力系统流间接计算模型;基于天然气系统流机理模型构建天然气系统流间接计算模型;基于能源站流机理模型构建能源站流间接计算模型;建立基于非平衡节点功率的综合能源系统流间接计算模型;通过求解热力系统的流分布、求解电力系统流分布、求解天然气系统流分布、求解各能源站等效节点损;最后形成综合能源系统整体流及节点势分布。
本发明授权基于非平衡节点功率的综合能源系统㶲流间接计算方法在权利要求书中公布了:1.一种基于非平衡节点功率的综合能源系统流间接计算方法,其特征在于,包括:S1、已知热力系统的供水节点温度、回水节点温度和出口节点温度、水流率的条件下,基于热力系统流机理模型,计算得到热力节点势,构建节点-支路关联矩阵描述管道两端势差,构建流出节点-支路关联矩阵描述管道首端势,进而建立基于水流分布的热力系统流间接计算模型;在已知热负荷的情况下,基于热力潮流计算求解管道水流率以及供水、回水和出口节点水温,进而获得各节点的势,基于势和水流率求解流及损分布;根据节点处水温T、环境温度Ta,定义热力系统的节点势pT为:pT=T-TalnT-Ta+TalnTacp1式中:cp为水的比热容;节点势pT反映单位水流率承载的,节点势差ΔpT反映单位水流率传递的热量;根据节点势和水流率,计算元件流和元件传递热量;其中,元件流为势与水流率的乘积,元件传递热量为势差与水流率的乘积: 式中:eh为元件流;mh为水流率;pT为元件所连节点势;Δeh为元件传递热量,包括损与热力源荷;ΔpT为元件两端节点势差;对于规模化热力系统,热源传递热量为供水与回水节点势之差与水流率的乘积,采用矩阵的形式表示为:Δeh,S=diagps-prmh,S3式中:Δeh,S为热源列向量;diag·表示以向量中的元素构成的对角矩阵;ps和pr分别为供水和回水节点势列向量;mh,S为热源水流率列向量,当第i个节点为热源供水节点,mh,S的第i个元素为此节点的水流率,其它元素为0;选取供水至回水节点的水流方向为正,mh,S和Δeh,S的非零元素为负值;同理,负荷传递热量表示为供水与回水节点势之差与水流率的乘积,采取矩阵的形式表示为:Δeh,L=diagps-pomh,L4式中:Δeh,L为负荷列向量;po为出口节点势列向量;mh,L为负荷水流率列向量,当第i个节点为负荷供水节点时,mh,L的第i个元素为此节点的水流率,其它元素为0;mh,L和Δeh,L非零元素为正值;热力系统中,部分负荷出口节点势和回水节点势存在差异,产生负荷损,该部分损表示为出口、回水节点势之差与水流率的乘积,采用矩阵的形式表示为:Δeh,Ll=diagpo-prmh,L5式中:Δeh,Ll为负荷损列向量;借助节点-支路关联矩阵描述热力系统拓扑,对于规模化热力系统,供水管道两端的势差由节点-支路关联矩阵与节点势向量表示,则供水管道损表示为: 式中:Δeh,s为供水管道损向量,nh,p为供水管道数目;mh为供水管道水流率列向量;T表示矩阵的转置;Ah为供水网络节点-支路关联矩阵;假设供水网络和回水网络完全对称,且忽略水流损失,则回水网络的节点-支路关联矩阵视为-Ah;同理,回水管道损向量Δeh,r表示为: 基于热力系统流机理模型,管道流主要由管道中水流出节点的势决定,定义供水网络流出节点-支路关联矩阵、流入节点-支路关联矩阵,用于表征支路和流出、流入节点的拓扑关系;其中,供水网络流出节点-支路关联矩阵Ah,-中的元素表示为: 式中:i,j表示矩阵第i行、第j列的元素;受供回水网络对称性的影响,供水网络流入节点-支路关联矩阵Ah,+即是回水网络流出节点-支路关联矩阵,其元素为: Ah,-为Ah中1构成的矩阵,Ah,+为Ah中1构成的矩阵,且满足:Ah=-Ah,-+Ah,+10基于上述关联矩阵、节点势列向量、供水管道水流率列向量,用矩阵的形式分别表示供水和回水管道流: 式中:eh,s和eh,r分别为供水和回水管道流列向量;基于热力潮流求解供水网络水流率和各节点水温,构建供水、回水和出口节点势向量,采用式3-12求解规模化热力系统的流分布;S2、已知电力系统的电力潮流的条件下,基于电力系统流机理模型,建立有功功率与流的联系,计算得到电力节点势,进而建立基于潮流分布的电力系统流间接计算模型;S3、已知天然气系统的天然气流率的条件下,基于天然气系统流机理模型,计算得到天然气节点势,进而建立基于气流分布的天然气系统流间接计算模型;S4、基于能源站流机理模型,建立能源站对应电力、天然气和热力相联节点流,以节点损表示能源站流,进而建立基于等效节点的能源站流间接计算模型;S5、结合基于水流分布的热力系统流间接计算模型、基于潮流分布的电力系统流间接计算模型、基于气流分布的天然气系统流间接计算模型、基于等效节点的能源站流间接计算模型,建立基于非平衡节点功率的综合能源系统流间接计算模型;S6、基于非平衡节点功率,选取多能潮流计算模型,求解得到综合能源系统中电力潮流、天然气流率、热力系统的供水节点温度、回水节点温度、出口节点温度和水流率;基于热力系统的供水节点温度、回水节点温度和出口节点温度,求解供水节点、回水节点和出口节点势,结合水流率结果,采用基于水流分布的热力系统流间接计算模型,求解热力系统的流分布;基于电力潮流结果,采用基于潮流分布的电力系统流间接计算模型,求解电力系统流分布;基于天然气流率计算结果和天然气节点势,采用基于气流分布的天然气系统流间接计算模型,求解天然气系统流分布;基于能源站对应电力、天然气和热力相联节点流,采用基于等效节点的能源站流间接计算模型,获得各能源站等效节点损;最后,形成综合能源系统整体流及节点势分布。
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