程序名称：多区域综合能源系统热网建模及系统运行优化
实现平台：matlab-yalmip-cplex/gurobi
简介：综合能源系统(integratedenergysystem，IES)是未来能源消费方式的重要发展方向，实现多区域IES的协同规划与调度对进一步提高其经济效益和环境效益至关重要，为此首要的问题是区域冷、热网的建模。文中基于传热学的基本原理建立了区域热网能量传输通用模型，推导出热网热损方程，对其线性化得到热网能量流模型，同时推导了用于求解热网潮流(热媒流量、温度)的网络流量–温度基本方程。在冷热电联供系统运行优化模型基础上建立了含有热网的多区域IES优化混合整数线性规划模型。通过算例验证了模型的有效性。
具体细节可参考中国电机工程学报论文《多区域综合能源系统热网建模及系统运行优化》
热网是通过管道和热媒将热能输送到热负荷的网络系统，根据工质不同可分为热水网络和蒸汽网络。本文以热水供热系统为例，建立热网模型，并假设供热系统供水温度和回水温度均为定值。
本文建立了区域热网能量传输模型和含有热网的多区域IES运行优化模型。首先，基于传热学基本原理与管网基本理论建立热网能量传输的通用模型，该模型以热网热媒流量、温度作为优化变量，能够较为精确的描述热网状态，但由于含有非线性项，计算量大，求解较为困难。其次，根据热网通用模型推导出热网热损方程，将其线性化得到热网能量流模型，该模型仅含有热网传输热功率变量，且为混合整数线性模型，给系统优化求解带来极大方便。再次，推导热网流量–温度方程，该方程可以通过热网功率流求解网络状态参数(热媒流量、温度)。最后，将CCHP运行优化模型与热网模型相结合，建立含有热网的多区域IES混合整数线性规划模型。
本文研究的多区域IES结构如图4所示，该系统包含若干个不同区域的CCHP系统、热网、电网、水网和燃气网。当允许向电网售电时，CCHP系统可将多余的电能出售给电网。各个CCHP系统通过热网进行热功率交换，热能供应过剩的区域向热网注入热能，热能供应不足的区域从热网得到热能。
由于CCHP系统与热网热能交互具有双向性，从而其耦合环节应具有方向选择性。如图5所示，热网通过自动控制阀V1、V2分别与换热装置和热负荷相连。当CCHP系统向热网注入热量时，阀门V1打开，V2闭合，热网直接与换热装置相连；当热网从CCHP系统吸收热量时，阀门V1闭合，V2打开，热网直接与热负荷相连。
程序运行部分结果
程序部分代码展示
% CCHP 约束
function [constrains,Pv,Hex,HHe,Pbt] = CCHPConstrains2(StateParams,CCHP,HasBattery)
constrains = [];
Pgb = StateParams.Pgb;
Bgb = StateParams.Bgb;
Pgs = StateParams.Pgs;
Bgs = StateParams.Bgs;
Pgt= StateParams.Pgt;
Qgb = StateParams.Qgb;
Hrec= StateParams.Hrec;
Pv = StateParams.Pv;
Hac = StateParams.Hac; % 吸收式制冷设备
Hhe = StateParams.Hhe; % 余热回收装置
Pec = StateParams.Pec; % 电制冷机
Hex = StateParams.Hex;
% Pec =sdpvar(1,24);
% Hac =sdpvar(1,24);
% Hhe = sdpvar(1,24);
% Hex = sdpvar(1,24);
PbtCharge = StateParams.PbtCharge; % 充电
BbtCharge = StateParams.BbtCharge;
PbtDischarge = StateParams.PbtDischarge; % 放电
BbtDischarge = StateParams.BbtDischarge;
Hgt = sdpvar(1,24); % 中间变量
constrains = [constrains;
Hgt == Pgt* CCHP.GT.ThermoelectricRatio ; % 热电比转换
Hrec == Hgt * CCHP.Rec.n; ]; % 余热锅炉转换
% 微燃气轮机电出力
%% 等式约束
% ①母线能量平衡方程
if HasBattery == 1
constrains = [constrains;Pgb - Pgs - PbtCharge + PbtDischarge + Pgt + Pv == Pec + CCHP.ElecLoad']; % 电母线
else
constrains = [constrains;Pgb - Pgs + Pgt + Pv == Pec + CCHP.ElecLoad']; % 电母线
end
constrains = [ constrains;
Hrec + Qgb == Hac + Hhe; % 热母线
Pec * CCHP.EC.n + Hac * CCHP.AC.n == CCHP.ColdLoad'; % 冷母线
Hhe * CCHP.HE.n + Hex == CCHP.HeatLoad' ; % Hex 与热网交换（**********）
];
% ②储能装置能量关系
if HasBattery == 1
We = sdpvar(1,24);
for i = 1:24
if i == 1
cons =[ We(i) == CCHP.BT.InitialEnergyStorage *(1 - CCHP.BT.SelfDisargeN) +( PbtCharge(i) * CCHP.BT.ChargeN - ...
PbtDischarge(i) / CCHP.BT.DisargeN);];
constrains = [constrains;cons];
else
constrains = [constrains;
We(i) == We(i-1) * (1 - CCHP.BT.SelfDisargeN) +( PbtCharge(i) * CCHP.BT.ChargeN - ...
PbtDischarge(i) / CCHP.BT.DisargeN);];
end
end
constrains = [constrains;
50 <= We <= CCHP.BT.MaxEnergyStorage;];
% We(end) == CCHP.BT.InitialEnergyStorage]; % 是否加（*）
end
%% 不等式约束
% ①设备运行功率约束
M = 5000;
constrains = [constrains;
% 电网购售电约束
0 <= Pgb <= M * Bgb;
0 <= Pgs <= M * Bgs;
Bgb + Bgs == 1;
% 设备出力约束
0 <= Pv <= CCHP.PvPre'; % 光伏单元
0 <= Pgt <= CCHP.GT.Capacity ; % 微燃气轮机(*)
0 <= Hrec <= CCHP.Rec.Capacity; % 余热锅炉
0 <= Qgb <= CCHP.GB.Capacity; % 燃气锅炉
0 <= Hac* CCHP.AC.n <= CCHP.AC.Capacity ;
0 <= Hhe * 0.9 <= CCHP.HE.Capacity;
0 <= Pec * CCHP.EC.n <= CCHP.EC.Capacity;];
% ②储能设备约束
if HasBattery == 1
constrains = [constrains;
0 <= PbtCharge <= CCHP.BT.ChargeLimit * BbtCharge;
0 <= PbtDischarge <= CCHP.BT.DischargeLimit * BbtDischarge;
BbtCharge + BbtDischarge <= 1;
];
% Pa = struct;
% % Pa.Hex = Hex;
% % Pa.Pv = Pv;
% % Pa.Hac = Hac;
% Pa.Hhe = Hhe;
% Pa.Pec = Pec;
% if HasBattery == 1
% Pa.PbtCharge = PbtCharge;
% Pa.PbtDischarge = PbtDischarge;
% end
Pbt = PbtDischarge - PbtCharge;
end
HHe = Hhe * CCHP.HE.n;
end
需要的同学，私信我！！！！！！！！！！！！！！！！！
本文建立了热网能量流模型，对含有热网的IES运行优化进行了研究。通过理论分析与算例研究可得出以下结论：
1）区域(冷)热网可实现不同区域(冷)热能的交换。一方面对不同区域的设备进行统一调度，使设备尽可能的处于最佳工况，实现最优工作配合；另一方面，区域(冷)热网使不同区域、相互独立的负荷特性耦合起来，利用不同负荷规律的互补性，实现最优能量管理，进一步提高系统运行经济性。对于仅配置热网的情况，本质上是将热负荷进行转移以重新分配各区域的热电比。
2）文本将IES作为确定性系统进行建模，未考虑IES中能源价格、分布式可再生能源出力、负荷波动等随机性因素给热网运行带来的影响。考虑不确定性因素对区域综合能源系统中热网运行的影响，将作为下一步研究的重点。
