《Energy》：A source–network admissible domain mapping method for flexible heating in coupled combined heat and power-district heating systems
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•源–网映射量化了特定条件下的需求覆盖率。•共同的供热需求域为接口比较提供了一致的基准。•约束恢复分析识别了需求覆盖的限制。•接口重构改变了需求域的几何形态和主导约束。引言热电联产（CHP）机组是寒冷地区集中供热系统的主要热源，也是电力系统与供热系统之间的关键耦合组件[1]。
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源–网映射量化了特定条件下的需求覆盖率。
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共同的供热需求域为接口比较提供了一致的基准。
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约束恢复分析识别了需求覆盖的限制。
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接口重构改变了需求域的几何形态和主导约束。
引言
热电联产（CHP）机组是寒冷地区集中供热系统的主要热源，也是电力系统与供热系统之间的关键耦合组件[1]。随着可再生能源渗透率的提升，传统的以热定电或以电定热运行方式无法同时满足供热安全与电力系统灵活性需求[2]。第四代及低温区域供热增加了对热源、管网和终端用户协调调控的需求[3]。这一挑战在中国北方以大型热电联产机组为基础的供热系统中尤为突出，这些系统面临着持续的去碳化压力[4]，[5]。源侧供热能力受热抽条件、机组负荷和汽轮机通流量限制，而管网允许范围则随热负荷需求、供回水温度及运行状态而变化。这些约束共同决定了某一供热需求能否得到满足，因此需要将源侧能力与管网需求条件联合评估[6]，[7]。
区域供热管网（DHN）可通过水蓄热、建筑热惯性和热舒适裕度缓冲短期热不平衡，为热电联产机组的灵活运行提供空间[8]，[9]，[10]。供回水温度限值、换热末端温度差以及热传输共同影响管网可容纳的热输出和温度扰动[11]，[12]。可用范围还随运行历史、水温分布和调度状态而变化[13]，[14]。因此，管网边界描述了在特定条件下可接受的扰动范围。对于某一特定的抽汽接口，还需检查源侧能否提供所需的热量及蒸汽品位。
热电联产供热灵活性取决于抽汽位置、蒸汽品位、可用抽汽流量以及下游汽轮机通流量。抽汽压力和流量重塑了可行的热电组合，而低压最小通流量和电功率损失则限制了供热范围[7]，[15]，[16]。抽汽压力和流量还影响能量和?性能[17]。Mollenhauer等人[7]比较了不同供热抽汽和加热器布置方式的热电特性，表明多级加热器可使低温需求仅由低压抽汽分支满足。Liu等人[16]为双抽汽机组构建了三维运行域，并比较了不同供汽位置组合下的运行域和能耗。这些研究表明抽汽配置影响可行的热电组合以及不同温度等级下的供热方式。通过不同抽汽接口可实现的需求可以使用共同的DHN热输出和温度坐标进行比较。
源–网研究已将管网和建筑热惯性纳入热电联产协调运行。Gu等人[18]在综合能源系统优化中同时利用这两种热惯性，Li等人[19]研究了协调调度和灵活性。流量、回水条件、品位和换热也影响可调范围[20]，[21]。Zhou等人[22]描述了供热系统通过热电耦合设备提供的时变电功率和能量灵活性，将时序耦合纳入灵活性区域构建和分层调度中。综述进一步强调了系统服务技术可行性筛选的必要性[23]。与这些运行特性和时变电灵活性方法并行，本研究考察了同一管网需求集上不同抽汽接口在需求覆盖和限制约束方面的差异。
降阶和动态源–网模型解决了管道与控制之间的相互作用[24]，[25]，[26]，[27]，并辅以可复用的Modelica组件[28]，[29]。这些模型和基于区域的描述为源–网协调分析奠定了基础。比较抽汽接口还要求将源侧可行状态和管网接纳条件在同一需求基准上表达。一个需求必须同时满足源侧通流量、供热能力和蒸汽品位约束以及管网温度和换热约束。这一基准使得接口引起的可实现集的变化得以比较，并识别出哪些约束放松能够恢复未被覆盖的需求。
本研究识别了在不同抽汽接口下、在特定机组和管网条件下可实现的供热范围及其主要限制。源–网可接纳域映射使用统一的约束检验来比较共同的DHN需求节点，同时保留接口特定的参数和限值。归一化违规值量化了所选尺度上的超限程度。约束恢复分析放松约束并重新搜索热分配，以识别未覆盖需求的限制因素。通过常规单级、低温位增量两级和重构两级抽汽接口说明结构变化的影响。在特定条件下进行静态可行性筛选，并通过动态模型获得条件性管网边界用于接口比较。主要贡献如下：
- 1.
源–网可接纳域映射将源侧热电可行状态关联到共同的管网需求上，在同一需求坐标中联合检验源侧供热能力和管网接纳条件。
- 2.
共同的比较基准使用相同的需求节点评估接口引起的需求覆盖和边界几何变化，避免了基于不同维度接口源侧点数的直接覆盖比较。
- 3.
对未覆盖需求的约束诊断超越了源侧预筛选和二元可行性检验。归一化违规值和约束恢复分析描述了超限情况并识别了通流量、温度、热输出和蒸汽品位方面的限制。
- 4.
在多种负荷和管网条件下评估了接口适用性，区分了边界扩展、域内热再分配和主导约束变化。容量匹配敏感性分析考察了算例容量比的影响，支持接口筛选和运行边界分析。
第2节介绍映射方法，第3节定义算例设置，第4节报告域和约束分析结果，第5节总结结论。
章节摘要
方法论
本节将源侧运行点映射到共同的区域供热需求域。定义了抽汽接口和源侧候选点，构建管网边界，然后应用投影算子、约束场和违规场来获得源–网可接纳域及其诊断指标。
算例设置与计算实现
本节规定了实现映射方法所需的参数、离散化、场景和代表性运行点检查。
结果与讨论
本节考察了域几何、跨场景覆盖、约束归因以及代表性Dymola状态。重点分析了需求覆盖与源侧点保留之间的差异、两种接口修改的适用范围、主导约束的迁移以及源侧容量余量向管网边界内输出的转化。参考集、邻近敏感性集和扩展集的结果分别报告。
结论
本研究建立了一种源–网可接纳域映射方法，该方法结合了源侧热电可行域、共同的DHN需求域、源侧预筛选和归一化违规场。该方法识别了每个供热抽汽接口可实现的管网灵活性部分。违规强度和约束恢复解释了为何特定需求仍处于受限状态。主要结论如下。
CRediT作者贡献声明
王中浩：撰写——审阅与编辑、软件、方法论、形式化分析、概念化。董富祥：撰写——审阅与编辑、可视化、软件。穆春金：撰写——审阅与编辑、可视化、方法论。刘金富：指导。喻大仁：指导。
资助
本研究未获得公共、商业或非营利部门基金机构的任何专项资助。
利益冲突声明
作者声明不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
王中浩|董富祥|穆春金|刘金富|喻大仁
