多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法与流程

1.本发明属于热源优化规划技术领域，尤其涉及一种多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法。


背景技术：

2.目前，随着智能配电和能源互联网技术的发展，涉及多能源需求互补特性的多方互动已成为解决能源系统效率低、电力短缺问题的有效途径。区域综合能源系统(ries)是一种新的能源供应方式，它利用先进的能源转换和输送技术，将太阳能、风能、地热能、天然气(ng)、生物质等资源转化为消费者所需的冷、热、电等能源，从而提高人们对能源的综合利用率以及能源供应系统的灵活性、安全性、经济性和自愈能力。规划设计是综合能源系统的核心技术体系之一，直接关系到系统的经济性、环保性和可靠性。在规划设计过程中，需要考虑可再生能源系统间歇、灵活、多变的组合方案和不同的系统运行控制策略，传统的确定性优化方法已不再适用于系统的容量规划。因此，合理的ries容量规划可以延缓传统能源供应系统的建设，提高系统能源供应的可靠性，满足用户对能源质量的要求和政府对环境保护的要求。但是，现有热源优化规划方法主要针对微电网和分布式供电容量规划的最低经济成本，缺乏对规划合理性的有效验证，无法保证规划结果的可信度。因此，亟需一种新的、适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法，以弥补现有技术的问题及缺陷。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有热源优化规划方法主要针对微电网和分布式供电容量规划的最低经济成本，缺乏对规划合理性的有效验证，无法保证规划结果的可信度。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法。
5.本发明是这样实现的，一种多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法，所述多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法包括以下步骤：
6.步骤一，分析大型中深层地热区域内的各种热源形式的特点，对所述热源形式、介质、参数、技术路径以及能源消耗方面进行技术评价；
7.步骤二，通过动态计算法，对大型中深层地热区域内的各种热源的初投资、运行费用以及经年费用进行比较，得出量化指标；
8.步骤三，对量化指标进行处理，通过各类节能控制技术根据量化指标处理结果对供热站的配置设计进行合理优化；
9.步骤四，结合区域内典型工程，分析优化设计方案，编制并优化系统供能曲线，最终实现大型中深层地热区域热源规划设计的全面优化。
10.进一步，步骤一中，所述分析大型中深层地热区域内的各种热源形式的特点，对所述热源形式、介质、参数、技术路径以及能源消耗方面进行技术评价，包括：
11.(1)建立基于modelica语言的热源技术评价模型；
12.(2)设定热源最低延迟目标函数，建立大型中深层地热区域源荷空间分布约束，采用粒子群优化算法进行目标函数的求解；
13.(3)将基于modelica语言的模型搭建与基于粒子群优化算法的热网拓扑规划建立数据通信，实现优化过程调取模型计算数据。
14.进一步，步骤(1)中，所述热源技术评价模型，包括质量连续方程、能量平衡方程、管道摩擦阻力方程和动量守恒方程的偏微分方程。
15.进一步，所述质量连续方程的表达式为：
[0016][0017]
其中，x为大型中深层地热区域距离，沿坐标x，单位m；t为时间；ρ为ρ(x,t)表示热源蒸汽密度，单位kg/m3；v为v(x,t)表示热源蒸汽流速，单位m/s；a、a(x)为热源蒸汽流通面积，单位m2；
[0018]
所述能量平衡方程的表达式为：
[0019][0020]
其中，t为t(x,t)表示热源蒸汽温度，单位k；u为u(x,t)表示比内能，单位j；z为z(x)表示热源距地面的高度，单位m；g为重力，单位m/s2；
[0021]
所述动量守恒方程的表达式为：
[0022][0023]
其中，f
f
为阻力，单位n；
[0024]
所述管道摩擦阻力方程的表达式为：
[0025][0026]
其中，f为摩擦系数；s为周长，单位m；
[0027]
所述节点与外界环境的换热方程式为：
[0028]
q＝α(t
s
‑
t
a
)；
[0029]
其中，q表示换热量，单位w/m2；t
s
为热源蒸汽温度，单位k；t
a
为热源蒸汽温度，单位k；α为传热系数，单位w/m2·
k。
[0030]
进一步，步骤三中，所述对量化指标进行处理，包括：
[0031]
(1)基于第一大型中深层地热区域回测区间内的量价数据，确定至少一个量化指标的指标数据；
[0032]
(2)基于所述指标数据，确定所述至少一个量化指标在所述第一大型中深层地热区域回测区间内每个指定时刻的多空指示参数；
[0033]
(3)基于所述第一大型中深层地热区域回测区间内价格的上涨阶段和下跌阶段分
别对应的权重值确定所述第一回测区间内的先验决策值；
[0034]
(4)基于所述先验决策值和所述每个指定时刻的多空指示参数，确定处理后的量化指标数据。
[0035]
进一步，所述多空指示参数是用于指示多头信号和空头信号的参数。
[0036]
进一步，步骤三中，所述节能控制技术，包括分时分区供能方案、气候补偿技术、供热站集中控制技术以及热源的节能控制技术。
[0037]
进一步，步骤四中，所述分析优化设计方案，包括：
[0038]
(1)建立热源侧负荷约束、热网输配能力约束和以及热网解列模型；
[0039]
(2)根据模型确定多热源间的负荷分配可行域或组合关系范围；
[0040]
(3)根据所述荷分配可行域或组合关系范围对优化设计方案进行分析。
[0041]
本发明的另一目的在于提供一种应用所述多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法的多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划系统，所述多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划系统包括：
[0042]
热源技术评价模块，用于分析大型中深层地热区域内的各种热源形式的特点，对所述热源形式、介质、参数、技术路径以及能源消耗方面进行技术评价；
[0043]
量化指标确定模块，用于通过动态计算法，对大型中深层地热区域内的各种热源的初投资、运行费用以及经年费用进行比较，得出量化指标；
[0044]
供热站配置优化模块，用于对量化指标进行处理，通过各类节能控制技术对供热站的配置设计进行合理优化；
[0045]
热源规划设计优化模块，用于结合区域内典型工程，分析优化设计方案，编制并优化系统供能曲线，最终实现大型中深层地热区域热源规划设计的全面优化。
[0046]
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法。
[0047]
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法。
[0048]
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实施所述多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划系统。
[0049]
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法，通过“分析
‑
评价
‑
利用”的技术路径，针对大型区域的热源规划设计做出了优化，按照不同的区域类型，区域内不同建筑物的功能划分，通过模拟计算各分区的全年动态负荷，结合同时使用系数，叠加计算最高值，分析其负荷特点，进而优化设计出多样化的热源供热方案，可广泛应用于大型中深层地热区域供热管网的规划方案设计，特别能够应用于解决需求侧响应速度需求较高场景下的热网规划问题。
附图说明
[0050]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使
用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0051]
图1是本发明实施例提供的多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法流程图。
[0052]
图2是本发明实施例提供的分析大型中深层地热区域内的各种热源形式的特点，对所述热源形式、介质、参数、技术路径以及能源消耗方面进行技术评价的方法流程图。
[0053]
图3是本发明实施例提供的对量化指标进行处理的方法流程图。
[0054]
图4是本发明实施例提供的分析优化设计方案的方法流程图。
[0055]
图5是本发明实施例提供的多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划系统结构框图；
[0056]
图中：1、热源技术评价模块；2、量化指标确定模块；3、供热站配置优化模块；4、热源规划设计优化模块。
具体实施方式
[0057]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0058]
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
[0059]
如图1所示，本发明实施例提供的多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划方法包括以下步骤：
[0060]
s101，分析大型中深层地热区域内的各种热源形式的特点，对所述热源形式、介质、参数、技术路径以及能源消耗方面进行技术评价；
[0061]
s102，通过动态计算法，对大型中深层地热区域内的各种热源的初投资、运行费用以及经年费用进行比较，得出量化指标；
[0062]
s103，对量化指标进行处理，通过各类节能控制技术根据量化指标处理结果对供热站的配置设计进行合理优化；
[0063]
s104，结合区域内典型工程，分析优化设计方案，编制并优化系统供能曲线，最终实现大型中深层地热区域热源规划设计的全面优化。
[0064]
本发明的实施例中介质用的是冷水，取热后变成热水。
[0065]
如图2所示，本发明实施例提供的步骤s101中，所述分析大型中深层地热区域内的各种热源形式的特点，对所述热源形式、介质、参数、技术路径以及能源消耗方面进行技术评价，包括：
[0066]
s201，建立基于modelica语言的热源技术评价模型；
[0067]
s202，设定热源最低延迟目标函数，建立大型中深层地热区域源荷空间分布约束，采用粒子群优化算法进行目标函数的求解；
[0068]
s203，将基于modelica语言的模型搭建与基于粒子群优化算法的热网拓扑规划建立数据通信，实现优化过程调取模型计算数据。
[0069]
本发明实施例提供的步骤s201中，所述热源技术评价模型，包括质量连续方程、能量平衡方程、管道摩擦阻力方程和动量守恒方程的偏微分方程。
[0070]
本发明实施例提供的质量连续方程的表达式为：
[0071][0072]
其中，x为大型中深层地热区域距离，沿坐标x，单位m；t为时间；ρ为ρ(x,t)表示热源蒸汽密度，单位kg/m3；v为v(x,t)表示热源蒸汽流速，单位m/s；a、a(x)为热源蒸汽流通面积，单位m2。
[0073]
本发明实施例提供的能量平衡方程的表达式为：
[0074][0075]
其中，t为t(x,t)表示热源蒸汽温度，单位k；u为u(x,t)表示比内能，单位j；z为z(x)表示热源距地面的高度，单位m；g为重力，单位m/s2。
[0076]
本发明实施例提供的动量守恒方程的表达式为：
[0077][0078]
其中，f
f
为阻力，单位n。
[0079]
本发明实施例提供的管道摩擦阻力方程的表达式为：
[0080][0081]
其中，f为摩擦系数；s为周长，单位m。
[0082]
本发明实施例提供的节点与外界环境的换热方程式为：
[0083]
q＝α(t
s
‑
t
a
)；
[0084]
其中，q表示换热量，单位w/m2；t
s
为热源蒸汽温度，单位k；t
a
为热源蒸汽温度，单位k；α为传热系数，单位w/m2·
k。
[0085]
如图3所示，本发明实施例提供的步骤s103中，所述对量化指标进行处理，包括：
[0086]
s301，基于第一大型中深层地热区域回测区间内的量价数据，确定至少一个量化指标的指标数据；
[0087]
s302，基于所述指标数据，确定所述至少一个量化指标在所述第一大型中深层地热区域回测区间内每个指定时刻的多空指示参数；
[0088]
s303，基于所述第一大型中深层地热区域回测区间内价格的上涨阶段和下跌阶段分别对应的权重值确定所述第一回测区间内的先验决策值；
[0089]
s304，基于所述先验决策值和所述每个指定时刻的多空指示参数，确定处理后的量化指标数据。
[0090]
本发明实施例提供的多空指示参数是用于指示多头信号和空头信号的参数。
[0091]
本发明实施例提供的步骤s103中，所述节能控制技术，包括分时分区供能方案、气
候补偿技术、供热站集中控制技术以及热源的节能控制技术。
[0092]
如图4所示，本发明实施例提供的步骤s104中，所述分析优化设计方案，包括：
[0093]
s401，建立热源侧负荷约束、热网输配能力约束和以及热网解列模型；
[0094]
s402，根据模型确定多热源间的负荷分配可行域或组合关系范围；
[0095]
s403，根据所述荷分配可行域或组合关系范围对优化设计方案进行分析。
[0096]
如图5所示，本发明实施例提供的多样化的适用于大型中深层地热区域的热源优化规划系统包括：
[0097]
热源技术评价模块1，用于分析大型中深层地热区域内的各种热源形式的特点，对所述热源形式、介质、参数、技术路径以及能源消耗方面进行技术评价；
[0098]
量化指标确定模块2，用于通过动态计算法，对大型中深层地热区域内的各种热源的初投资、运行费用以及经年费用进行比较，得出量化指标；
[0099]
供热站配置优化模块3，用于对量化指标进行处理，通过各类节能控制技术对供热站的配置设计进行合理优化；
[0100]
热源规划设计优化模块4，用于结合区域内典型工程，分析优化设计方案，编制并优化系统供能曲线，最终实现大型中深层地热区域热源规划设计的全面优化。
[0101]
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0102]
本技术主要路径是“分析
‑
评价
‑
利用”，针对大型区域的热源规划设计做出了优化，按照不同的区域类型，区域内不同建筑物的功能划分，通过模拟计算各分区的全年动态负荷，结合同时使用系数，叠加计算最高值，分析其负荷特点，进而优化设计出多样化的热源供热方案。
[0103]
首先，分析区域内的各种热源形式的特点，对其热源形式、介质、参数、技术路径、能源消耗等方面进行技术评价；通过动态计算法，对各种热源的初投资、运行费用、经年费用进行比较，得出量化指标，为大型区域的热源选型提供依据；
[0104]
其次，通过各类节能控制技术：包括分时分区供能方案、气候补偿技术、供热站集中控制技术以及热源的节能控制，对供热站的配置设计进行合理优化；
[0105]
再次，结合区域内典型工程，分析优化设计方案，编制、优化系统供能曲线，最终达到大型区域热源规划设计的全面优化。
[0106]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。
[0107]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。