(19)中华 人民共和国 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 202111405135.2 (22)申请日 2021.11.24 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 申请人 国网经济技 术研究院有限公司 (72)发明人 魏炜　郭玉松　侯恺　原凯　宋毅　 孙充勃　 (74)专利代理 机构 天津盈佳知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 12224 代理人 孙宝芸 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种考虑介质温度的城市能源系统分布式 蓄热配置方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑介质温度的城市能源 系统分布式蓄热配置方法。 首先， 根据分布式蓄 热装置的组成结构、 运行原理以及连接方式， 确 定考虑介质温度特性的分布式蓄热装置模型； 其 次， 确定供能设备、 城市电力网络和含有介质温 度传输延时特性的城市热力网络模型； 最后， 结 合设备投资和系统运行两方面， 采用双层优化的 方法建立面向城市电热综合能源系统的分布式 蓄热装置配置模 型， 上层以城市综合能源系统综 合年化总成本最小为规划目标， 对综合能源系统 中的分布式蓄热设备配置方案进行优化配置， 下 层以典型日运行成本最小为优化目标， 对典型日 内的设备运行情况进行优化。 本发 明是以城市综 合能源系统为应用场景， 以分布式蓄热装置为研 究对象， 统筹考虑运行成本与投资成本建立起来 的， 采用本方法在进行分布式蓄热装置配置时， 城市电热综合能源系统的综合 年化总成本最小。 权利要求书10页 说明书33页 附图4页 CN 114358369 A 2022.04.15 CN 114358369 A 1.一种考虑介质温度的城市能源系统分布式蓄热配置方法， 其特征在于： 该方法对考 虑介质温度特性的分布式蓄热装置进 行建模， 在结合城市热力网络温度传输延时特性的基 础上， 对分布式蓄热装置进行优化配置， 其系统包括城市电力网络、 城市热力网络以及 城市 电热综合能源供能设备； 包括以下步骤： 步骤S1： 确定城市电热综合能源系统中的考虑 介质温度特性的分布式蓄热装置模型； 步骤S2： 确定城市电热综合能源系统模型； 步骤S3： 建立 面向城市电热综合能源系统的分布式蓄热装置双 层优化配置模型； 步骤S4： 输入城市电力系统参数、 城市热力系统参数以及城市电热综合能源系统供能 设备参数， 经济性 参数； 步骤S5： 求解城市电热综合能源系统分布式蓄热装置双层优化配置模型， 得到使得年 化综合总成本最小的城市综合能源系统分布式蓄热装置配置方案， 以及此时的各类供能设 备运行计划。 2.根据权利要求1所述的一种考虑介质温度的城市能源系统分布式蓄热配置方法， 其 特征在于： 步骤S1中模型包括以下步骤： 步骤S11： 确定水蓄热装置的模型； 步骤S12： 确定电加热相变蓄热的模型。 3.根据权利要求2所述的一种考虑介质温度的城市能源系统分布式蓄热配置方法， 其 特征在于： 步骤S1 1中， 确定水蓄热装置的模型为： 对于任意时刻， 对于水蓄热装置的热交换 过程， 有以下 热功率平衡关系： 其中， HNET、 HWTES、 HHEX分别表示热网传热介质释放的热功率， 水蓄热装置存储的热功率， 水蓄热换热器在一、 二次侧交换的热功率； mNET、 mWTES分别表示热网和水蓄热装置流入的换 热介质的质流量； TsNET、 TrNET表示热网在水蓄热换热器入口、 出口的换热介质温度； 表示热网传热介质和水蓄热装置蓄热介质的比热容； ΔTd、 ΔTx分别为水蓄热 换热器进出口处换 热介质的温度差； 分别为蓄水箱高温层和低温层的温度。 在水蓄热装置蓄热阶段， 对于大部分采用逆流换热的分布式水蓄热换热器， 有以下关 系成立： 权　利　要　求　书 1/10 页 2 CN 114358369 A 2其中， KF′为水蓄热换热器的传热容量， 为传热系数与传热面积的乘积； 为一级热 网供水网络流入换热站的介质温度。 对于分布式蓄热装置的优化配置 问题来说， 可选取额 定传热系数作为公式(3)的计算 参数， 此时公式(3)可转 化为如下公式： 其中， 为水蓄热装置蓄热所用的换热器的设计传热容量， 为额定传热系数与总 传热面积的乘积。 根据公式(1) ‑(7)的换热过程， 可以推导出水蓄热装置蓄热功率与换热站一级热网供 水温度在不同时刻t与不同节点位置i的对应关系， 以及水蓄热装置 蓄热阶段的热阻系数与 热网流入换 热器一次侧质流 量的关系， 可以得到下式： 其中， 表示在t时刻在第i个节点的水蓄热装置蓄热功率， 表示在t时刻在 第i个节点的换热站一级热网供水温度， 分别为第i个节点的蓄水箱高温层、 低 温层的温度， 表示在t时刻配置在第i个节点的水蓄热装置蓄热阶段的热阻系数， 为配置在第i个节点的水蓄热装置蓄热所用的换热器传热容量， 表示一级热网 在t时刻流入第i个节点 的换热介质的质流量， ΓWTES表示系统中所有水蓄热装置的配置节 点集合， Γt表示运行时间间隔t的编号集合。 同时， 流入换热器的质流量由相关阀门与水泵 控制， 其最大不能超过一级热网流入水蓄热装置所在换 热站的质流 量 同理， t时刻配置在第i个换热站的水蓄热装置放热功率与换热站二级热网回水温度之 间的关系， 以及水蓄热装置放热热阻系数与二级 热网流入放热换热器二次侧质流量的表达 式如下： 同时， 流入换热器的质流量最大不 能超过二级热网流入水蓄热装置所在换热站的质流 量 权　利　要　求　书 2/10 页 3 CN 114358369 A 3