[发明专利]基于分布式能源系统管网能量损失模型的优化控制装置

说明书

本发明公开了一种基于分布式能源系统管网能量损失模型的优化控制装置，包括通过总线相连的控制中心、水泵变频控制器、阀门开度控制器和锅炉温度控制器，控制中心设置分布式能源系统数据存储中心、管网水力分析模块、管网热力分析模块和优化运行模块，用于运行数据，管网水力分析模块用于分析处理管网中流体数据，计算出所需的管网阻力特性。管网热力分析模块用于处理管网中的温度数据。优化控制模块用于综合分析水力数据和热力数据，并对控制器发出相对应的指令。本发明将多个能源管网连接，有利于改善管网中的水力条件，减少能源站设备运行损耗，优化设备协调运行，减小能量不必要的损失，提高多能源站分布式系统的工作效率和运行稳定性。

技术领域

本发明涉及分布式能源管网领域，特别涉及一种多个能源站的分布式能源管网。

背景技术

分布式能源系统相对于传统的集中式供能的能源系统，直接面向用户，按用户的需求就地生产、供应能量，多个能量目标能够同时被满足的中小型能量转换利用系统，如图1所示。应用于小片区域的建筑，比如办公楼、宾馆、商店、饭店、住宅、医院、学校、工厂等场所。

分布式能源系统管网拓扑结构简单，通常小片区域只由一个能源站为管网供能。随着供能区域范围的扩大，提高能源站的负荷会产生水力失调和热力失调现象，这些现象会直接影响用户的使用感受。而且，长距离的运输也会增加输送过程中能量的损耗。这时，会建立多个能源站，分区域供能，各个区域的管网会相互连接，形成多能源站的分布式能源系统。但是鉴于复杂的管网流动工况，各个区域在运行时会将阀门关死各自单独运行，这样的运行方式并没有发挥出多能源站分布式能源系统的优势。

将分布式能源管网系统相互连通，使多个能源站协调运行能够更好的满足用户需求。通过建立能源站管网的数学模型，并结合智能寻优算法，设计一种能促使多个能源站协调运行的优化方法，对提高分布式能源系统的能源利用效率具有重要的应用价值，在当前能源紧张的背景下，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于分布式能源系统管网能量损失模型的优化控制装置，该运行方法能有效控制锅炉、水泵组和阀门组多个能源站的设备，减小能量不必要的损失，提高多能源站分布式系统的工作效率和运行稳定性。

本发明的技术方案之一可以通过以下技术方案来实现：

一种基于分布式能源系统管网能量损失模型的优化控制装置，包括通过总线相连的控制中心、水泵转速控制器、阀门开度控制器、锅炉温度控制器和能量损失模型。所述的控制中心里面设置有分布式能源系统数据存储中心、管网水力分析模块、管网热力分析模块和优化运行模块，所述的分布式能源系统数据存储中心用于存储管网、设备及能源站运行等数据，所述的管网水力分析模块用于分析处理管网中流体数据，计算出所需的管网阻力特性。所述的管网热力分析模块用于处理管网中的温度数据。所述的优化控制模块用于综合分析水力数据和热力数据，采用粒子群算法对数据进行优化，并对控制器发出相对应的指令。

优选地，所述水泵转速控制器，可以通过变频器控制水泵电机的转速，达到控制水泵的目的。转速控制范围为900～1500rpm。

优选地，所述阀门开度控制器，可以通过对该控制器发送指令得到所需要的开度，开度范围为0～90°。

优选地，所述锅炉温度器，可以通过接受指令控制锅炉的出口温度，温度控制范围为 80～120℃。

所述的能量损失模型是由多个模型和相应的求解算法构成的，包括分布式管网水力模型及算法、分布式管网热力模型及算法和多个能源站协调优化模型及智能算法。其中多能源站水力模型算法、分布式管网热力模型及算法和多个能源站协调优化模型为创新点。

优选地，所述分布式管网水力模型如下：

式中：