(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210869041.9 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区新 街口 街道四牌楼 2号 申请人 云南电网有限责任公司 (72)发明人 顾伟　姚帅　陆海　陆帅　王达达　 罗恩博　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 专利代理师 何静 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 17/12(2006.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种质调节热水供热网络快速动态仿真方 法 (57)摘要 本发明公开了一种质调节热水供热网络快 速动态仿真方法， 属于能源系统仿真方法技术， 仿真方法包括： S1， 建立质调节运行方式下热水 供热网络的动态仿真模型， 并将其进行矩阵化表 述； S2， 对步骤S1中的仿真模型进行降维处理， 消 去非必要的中间变量， 得到节 点净注入热功率和 节点流出温度的直接关系； S3， 将步骤S2所得的 降维模型进一步变换为一个非齐次线性代数方 程组； S4， 基于步骤S3中求得的节点流出温度， 反 代入步骤S1中所建立的原始 仿真模型， 求得在步 骤S2中消去状态量的动态响应， 实现全网络动态 仿真。 本发明能够大幅提升仿真速度、 缩短仿真 时间， 同时便于将仿真程序包推广至任意拓扑、 任意规模的热网。 权利要求书5页 说明书10页 附图1页 CN 115062521 A 2022.09.16 CN 115062521 A 1.一种质调节热 水供热网络快速动态仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 建立质调节运行 方式下热水供热网络的动态仿真模型， 并将其进行矩阵化表述； S2， 对步骤S1中的仿真模型进行降维处理， 消去非必要的中间变量， 得到节点净注入热 功率和节点 流出温度的直接关系； S3， 将步骤S2所 得的降维模型进一 步变换为 一个非齐次线性代数 方程组； S4， 基于步骤S3中求得的节点流出温度， 反代入步骤S1中所建立的原始仿真模型， 求得 在步骤S2中消去状态量的动态响应， 实现全网络动态仿真。 2.根据权利要求1所述的一种质调节热水供热网络快速动态仿真方法， 其特征在于， 所 述矩阵化表述的热网仿真模型为： 式中： A+为节点‑支路流入关联矩阵； mb为支路质量流量向量； 为支路流出温度向量； c为热媒比热容； φn为节点净注入热功率向量； 为节点注入质量流量向量； 为节点注 入热媒的温度向量； Tn为节点流出热媒温度； 为支路流入温度向量； A‑为节点‑支路流出 关联矩阵； 为节点抽取热媒的温度向量； Bd为差分系数矩阵； bd为修正温度向量； diag (·)为对角矩阵生成算子； 上标T为矩阵转置算子； 上标t为计算时刻点； (X)t表示t时刻变 量X的值； N 为仿真过程包 含的总时刻点数。 3.根据权利要求2所述的一种质调节热水供热网络快速动态仿真方法， 其特征在于， 建 立所述矩阵化表述的热网动态仿真模型的步骤如下： S11， 将供、 回水网络 视为一个整体， 列写网络节点能量守恒方程； S12， 在支路中应用能量守恒定律得到描述支路中热媒温度变化的偏微分方程， 使用有 限差分法将其离散为代数方程组， 并消去每根管道空间差 分单元上的温度变量以减小方程 组规模， 得到支路能量守恒方程； S13， 将S1 1和S12中得到的网络节点、 支路能量守恒方程写成矩阵方程组。 4.根据权利要求3所述的一种质调节热水供热网络快速动态仿真方法， 其特征在于， 在 所述步骤S11中， 网络节点能量守恒方程包括： ①节点温度融合过程中的热功率平衡方程： 其中： mb为支路质量流量； Tb为支路中热媒温度与环境温度之间的相对值； φn为节点净 注入热功率， 注入节点时φn符号为正， 流出节点时φn符号为负； Tn为节点流出热媒温度与 环境温度之间的相对值； 下标i和k分别为支路和节 点索引； 上标 “out”表示流出支路的物理权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115062521 A 2量； 上标“+”表示流入节点 的物理量； 为网络中所有节点索引 构成的集合； 为与第k个 节点相连且有热媒 流入该节点的所有支路索引的集 合； c为热媒比热容； ②流出节点温度方程： 其中： 下标j为支路索引； 上标 “in”表示流入支路的物理量； 上标 “‑”表示流出节点的物 理量； 为与第k个节点相连且有热媒 流出该节点的所有支路索引的集 合。 5.根据权利要求4所述的一种质调节热水供热网络快速动态仿真方法， 其特征在于， 在 所述S12中， 描述支路中热媒温度变化的偏微分方程 为： 其中： vb为支路中热媒 流速； R为支路热阻； 下 标i同样表示支路索引； 采用有限差分法将其离散为代数方程组， 将式(14)中的温度及其偏导项用下列差商近 似： 其中： τ 为管道时间差分步长； h为管道空间差分步长； 由此可得差分计算格式： 其中： Nb为网络中支路总数； Mi为第i条支路的空间差分段数； N为各支路的时间差分段 数， 由于仿真进程需要各支路的时标相互匹配， 因此所以支路的时间差分段数保持一致； T 为Tb的简化标记； 和 为三个为了简化表示而定义的系数， 其定义如下： 权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115062521 A 3