本申請涉及換熱器，特別涉及一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、壓縮空氣儲能系統(tǒng)，作為與抽水蓄能相媲美的長時儲能技術(shù)，憑借選址條件寬松、設(shè)備構(gòu)造簡便、慣性支撐能力強等諸多優(yōu)勢，在解決棄風(fēng)棄光等能源消納難題中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，成為當前儲能技術(shù)發(fā)展的重要方向。

2、在壓縮空氣儲能系統(tǒng)中，換熱器作為核心部件，其運行效率直接關(guān)乎整個系統(tǒng)的電-電轉(zhuǎn)換效率。換熱器不僅需要高效地完成熱量傳遞，還需在多變工況下保持穩(wěn)定性能，充分利用壓縮熱與空氣壓力，以實現(xiàn)系統(tǒng)整體效率的最大化。然而，壓縮空氣儲能系統(tǒng)中的換熱器在運行效率和穩(wěn)定性能方面存在不足，難以在多變工況下高效利用壓縮熱與空氣壓力，從而影響了系統(tǒng)整體效率的提升。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法、裝置及設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中壓縮空氣儲能系統(tǒng)換熱器運行效率低，難以適應(yīng)多變工況等問題。

2、本申請第一方面實施例提供一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法，包括以下步驟：建立陣列式換熱器的物理模型和結(jié)構(gòu)拓撲模型；基于陣列式換熱器的物理模型確定陣列式換熱器的冷流體出口溫度與熱流體出口溫度，并獲取陣列式換熱器的各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式；建立與陣列式換熱器相連的透平機的物理模型，基于透平機的物理模型、冷流體出口溫度與熱流體出口溫度、以及各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式，確定陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量；根據(jù)陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量對應(yīng)等效功率對陣列式換熱器的結(jié)構(gòu)拓撲模型進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型，利用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型控制陣列式換熱器的流量。

3、可選地，連接規(guī)則包括：各換熱器單元并聯(lián)連接，且每個換熱器單元在目標進出口出處與相鄰換熱器單元之間的冷流體與熱流體串聯(lián)。

4、可選地，運行方式包括每個換熱器單元中的冷熱流體質(zhì)量流率相等。

5、可選地，基于透平機的物理模型、冷流體出口溫度與熱流體出口溫度、以及各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式，確定陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量，包括：基于透平機的物理模型、冷流體出口溫度與熱流體出口溫度、以及各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式，確定滿足陣列式換熱器需求的功率指令；在功率指令下對換熱器單元數(shù)量進行枚舉或靜態(tài)博弈，以確定陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量。

6、可選地，根據(jù)陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量對應(yīng)等效功率對陣列式換熱器的結(jié)構(gòu)拓撲模型進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型，包括：根據(jù)陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量對應(yīng)等效功率確定目標函數(shù)，其中，目標函數(shù)包括等效功率跟蹤偏差量、熱流體換熱余能和換熱器整體換熱效率的至少一個；利用目標函數(shù)對陣列式換熱器的結(jié)構(gòu)拓撲模型進行優(yōu)化，使得等效功率跟蹤偏差量、熱流體換熱余能和換熱器整體換熱效率的至少一個滿足預(yù)設(shè)條件，得到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型。

7、本申請第二方面實施例提供一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化裝置，包括：建立模塊，用于建立陣列式換熱器的物理模型和結(jié)構(gòu)拓撲模型；獲取模塊，用于基于陣列式換熱器的物理模型確定陣列式換熱器的冷流體出口溫度與熱流體出口溫度，并獲取陣列式換熱器的各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式；確定模塊，用于建立與陣列式換熱器相連的透平機的物理模型，基于透平機的物理模型、冷流體出口溫度與熱流體出口溫度、以及各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式，確定陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量；控制模塊，用于根據(jù)陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量對應(yīng)等效功率對所述陣列式換熱器的結(jié)構(gòu)拓撲模型進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型，利用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型控制陣列式換熱器的流量。

8、本申請第三方面實施例提供一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲，利用如上的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法優(yōu)化得到。

9、本申請第四方面實施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實現(xiàn)如上的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法。

10、本申請第五方面實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實現(xiàn)如上的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法。

11、本申請第六方面實施例提供一種計算機程序產(chǎn)品，其上存儲有計算機程序或指令，該計算機程序或指令被執(zhí)行時，以實現(xiàn)如上的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法。

12、由此，本申請至少具有如下有益效果：

13、本申請實施例通過構(gòu)建陣列式換熱器的物理與結(jié)構(gòu)拓撲模型，深入了解工作原理和結(jié)構(gòu)特性，在確定冷熱流體出口溫度及換熱器單元連接與運行規(guī)則的基礎(chǔ)上，進一步構(gòu)建透平機物理模型，綜合多種因素確定換熱器單元數(shù)量。通過動態(tài)調(diào)整連接方式和運行參數(shù)，陣列式換熱器能夠靈活適應(yīng)不同工況，滿足多變運行需求。同時，通過優(yōu)化改變自身換熱器單元數(shù)及結(jié)構(gòu)拓撲模型，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)換熱器系統(tǒng)的運行域拓寬，還能實現(xiàn)對換熱器流量的精準控制，從而顯著提升壓縮空氣儲能換熱系統(tǒng)的高效運行能力。由此，解決了現(xiàn)有技術(shù)中壓縮空氣儲能系統(tǒng)換熱器運行效率低，難以適應(yīng)多變工況等技術(shù)問題。

14、本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法，其特征在于，所述連接規(guī)則包括：所述各換熱器單元并聯(lián)連接，且每個換熱器單元在目標進出口出處與相鄰換熱器單元之間的冷流體與熱流體串聯(lián)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法，其特征在于，所述運行方式包括每個換熱器單元中的冷熱流體質(zhì)量流率相等。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法，其特征在于，所述基于所述透平機的物理模型、冷流體出口溫度與熱流體出口溫度、以及所述各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式，確定所述陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法，其特征在于，所述根據(jù)陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量對應(yīng)等效功率對所述陣列式換熱器的結(jié)構(gòu)拓撲模型進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型，包括：

6.一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化裝置，其特征在于，包括：建立模塊，

7.一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲，其特征在于，利用權(quán)利要求1-5任意一項所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法優(yōu)化得到。

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法。

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法。

10.一種計算機程序產(chǎn)品，其上存儲有計算機程序或指令，其特征在于，所述計算機程序或指令被執(zhí)行時，以實現(xiàn)權(quán)利要求1-5任一項所述的壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及換熱器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種壓縮空氣儲能陣列式換熱器拓撲優(yōu)化方法、裝置及設(shè)備，其中，方法包括：建立陣列式換熱器的物理模型和結(jié)構(gòu)拓撲模型；基于陣列式換熱器的物理模型確定陣列式換熱器的冷流體出口溫度與熱流體出口溫度，并獲取各換熱器單元的連接規(guī)則與運行方式；建立與陣列式換熱器相連的透平機的物理模型，結(jié)合之前的溫度信息和換熱器單元的運行規(guī)則，確定陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量；根據(jù)陣列式換熱器所用換熱器單元數(shù)量對應(yīng)等效功率對陣列式換熱器的結(jié)構(gòu)拓撲模型進行優(yōu)化，利用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)拓撲模型控制陣列式換熱器的流量。由此，解決了現(xiàn)有技術(shù)中壓縮空氣儲能系統(tǒng)換熱器運行效率低，難以適應(yīng)多變工況等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：張龍,鄒祖冰,梅生偉,李超,曹冬梅,陳來軍,周淵,華曄,楊載濤,孔慶春,慕超,錢坤,崔森,柴圣杰,李珍,韓恬,黃康,譚偉
受保護的技術(shù)使用者：中國長江三峽集團有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23