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2) 储热罐模型。

         储热设备的典型物理模型[11] 可表示为

                                 QHS( t) = (1      -  μLoss ) QHS( t0 )            +  Q  (ch   Δt)    η  ch  -       QHdiSs( Δt)                      ( 19)
                                                                                                         HS             ηdis
                                                                                         HS
                                                                                                                              HS

式中: QHS( t) 表示 t 时刻储热罐的储热量; μLoss表示储热罐散热损失率; QHS( t0) 表示初始 t0 时刻

储热罐的储热量;                  Q  ch  (  Δt  )  表示  t0  至 t 时刻之间储热罐的充热量;                                                  η  ch  表  示  储  热    罐  的  充  热  效  率;
                             HS                                                                                         HS

Q  (dis  Δt)  表示      t0  至 t 时刻之间储热罐的放热量;                                η  dis   表示储热罐的放热效率。                                    同时,        储热罐的经济
                                                                             HS
   HS

性模型[21] 可概括为

                                                   C HS  =  Cinv   +   Cins        +  Cope     +      Cch                                             ( 20)
                                                               HS         HS             HS              HS

                                                         BHS  =    Qdis    p       或  Q   dis  pG                                                     ( 21)
                                                                       HS                 HS

                                                                   ΔEEH         E     ΔV  H
                                                                                          G

式中:      C HS 表示储热罐的成本项,                       包含储热罐的初始投资成本                                              C   inv  、  安装成本         C  ins  、  运维成本        Cope
                                                                                                             HS                      HS                     HS

以及储热时的热力成本                          C  ch  ;  B HS 表示储热罐的收益项,                             主要来自于储热放热而减少的电力 / 天然
                                       HS

气消耗;          Q  dis  表示储热罐的放热量;                      ΔEHE 表示电制热设备每供应单位热量消耗的电量;                                                                 pE  表示电
                 HS

力价格; ΔVHG 表示气制热设备每供应单位热量消耗的天然气量; pG 表示天然气价格。

2 1 3  天然气设备单元建模

         综合能源系统中的独立型天热气设备单元主要包括天然气管网、 储气罐等[22-23] , 此类设备

只生产、 传输、 存储天然气。

         1) 天然气管网模型。

         天然气管网的输送能力物理模型[24] 可表示为

                                               Md = 67 86           éê  P  2     -  CB  P    2  ùú  Zave d5                                         ( 22)
                                                                             s                 e      λLRT

                                                                      ê?  Z  2            Z    2  ?ú
                                                                             s                 e

                                              qd, 0 = 3 523         êé  P  2     -  CB  P2e úù Zave d5                                              ( 23)
                                                                             s            Z2e ú? λLρ0 T

                                                                      ê?  Z  2
                                                                             s

式中: Md 表示天然气的质量流量; qd,0, 表示天然气在 101 325kPa, 273 15K 时的体积流量; Ps

表示天然气在管道起点的绝对压力额定值; Zs 表示天然气在管道起点的压缩因子; CB 表示天然

气的势能因子函数; Pe 表示天然气在管道终点的绝对压力额定值; Ze 表示天然气在管道终点的

压缩因子; Zave表示天然气的平均压缩因子, 为 Zs 和 Ze 的平均值; d 表示管道的内径; λ 表示

管道沿程阻力系数; L 表示管道长度; R 表示天然气气体常数; T 表示天然气温度; ρ0 表示天然

气在 101 325kPa, 273 15K 时的密度。 气体压缩因子可表示为

                                                      1     =1     +  5    274p101 782 Δ                                                          ( 24)
                                                      Z                         T3 825

式中: Z 表示气体压缩因子; p 表示天然气压力; Δ 表示天然气的相对密度。 天然气的势能因子

函数可表示为

                                                            CB     =  1    +        2gh                                                               ( 25)
                                                                                   Zave RT

式中: g 表示重力加速度; h 表示管道起点与终点的高度差。 管道的沿程阻力系数计算表达式为

                                                   1     =-   2  1g  ?K             +   2 51 ?                                                    ( 26)
                                                   λ                   è?3 7d                   ÷

                                                                                          Re λ ?

式中: K 表示管道内表面的当量绝对粗糙度; Re 表示雷诺数。

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