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一种供冷/热管失调的控制方法及系统

阅读:686发布:2020-05-13

专利汇可以提供一种供冷/热管失调的控制方法及系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种供冷/ 热管 网 水 力 失调的控制方法及系统。该方法包括:建立供冷/热管网系统的水力仿真模型;确定各用户的流量分配方案;根据各用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况;根据各用户的水力工况通过模拟分析法,对管网进行初步水力调节;根据供冷/热管网系统的历史 温度 记录采用 人工神经网络 对室外温度进行预测;根据室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算;根据计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节;对二次调节后的管网系统进行水力工况校核。本发明能够在实现供冷/热管网 水力平衡 的前提下,使供冷/热系统投运后在较短的时间内完成水力平衡的调整。,下面是一种供冷/热管失调的控制方法及系统专利的具体信息内容。

1.一种供冷/热管失调的控制方法,其特征在于,包括:
建立供冷/热管网系统的水力仿真模型;
根据所述水力仿真模型,确定各用户的流量分配方案;
根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况;
根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节;
根据供冷/热管网系统的历史温度记录采用人工神经网络对室外温度进行预测,得到室外预测温度;
根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果;
根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节;
对二次调节后的管网系统进行水力工况校核。
2.根据权利1所述的供冷/热管网水力失调的控制方法,其特征在于,所述建立供冷/热管网系统的水力仿真模型,具体包括:
通过基本回路分析法建立供冷/热管网系统的水力仿真模型
A是(m-1)×n的管网关联矩阵,其中各元素的值为1,-1或0;Bf为管网基本回路矩阵,若设n-m+1=k,则为k×n矩阵;G为管段流量向量,G=(G1,G2,···,Gn)T;ΔH为管网水头降向量,ΔH=(ΔH1,ΔH2,···,ΔHn)T;Q为(m-1)个元素的常向数量,代表各节点的净出流量,流入为正,流出为负;S为n阶的对矩阵,Si角代表各管段的阻力特性系数;∣G∣为n阶的对角矩阵,∣Gi∣角代表各管段流量的绝对值;DH为管段水扬程向量,DH=(DH1,DH2,···,DHn)T,当管段不含水泵时,该管段DHi=0。
3.根据权利1所述的供冷/热管网水力失调的控制方法,其特征在于,所述根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况,具体包括:
根据各所述用户的流量分配方案,得到管网的理论流量;
根据各用户运行历史数据,得到管网的实际计算流量;
根据所述管网的实际计算流量和所述管网的理论流量,得到水力失调度。
4.根据权利3所述的供冷/热管网水力失调的控制方法,其特征在于,所述根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节,具体包括:
通过所述水力失调度判断最不利环路,利用模拟阻抗来代替实际阻抗,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节。
5.根据权利3所述的供冷/热管网水力失调的控制方法,其特征在于,所述根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果,具体包括:
当采用质调节方式时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度、回水温度:
当采用质调节方式时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度、回水温度:
式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;tw为室外温度;tw'为管网室外计算温度;β为特性参数,取0.282; 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比; 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比,恒为1;
当采用量调节方式时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度、回水温度及最佳流量:
τ1=tg=tg′
式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;tw为室外温度;tw'为管网室外计算温度;β为特性参数,取0.282;m为流量优化调节系数,单管系统m=
1/3,双管系统m=β/(1+β); 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比, 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比;
当采用分阶段变流量质调节时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度和回水温度:
式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;β为特性参数,取0.282; 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比;
为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比。
6.根据权利3所述的供冷/热管网水力失调的控制方法,其特征在于,所述根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节,具体包括:
计算三种不同运行调节方式下的泵耗,确定最小泵耗;
选择所述最小泵耗对应的调节方式对管网进行调节。
7.根据权利要求3所述的供冷/热管网水力失调的控制方法,其特征在于,所述对二次调节后的管网系统进行水力工况校核,具体包括:
对所述管网各管段进行水力计算,对失调度大于15%的管段,依照基本回路分析法进行调节,直至管网达到水力平衡
8.一种供冷/热管网水力失调的控制系统,其特征在于,包括:
水力仿真模型建立模,用于建立供冷/热管网系统的水力仿真模型;
流量分配方案确定模块,用于流量分配方案根据所述水力仿真模型,确定各用户的流量分配方案;
水力工况确定模块,用于根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况;
初步水力调节模块,用于根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节;
室外预测温度预测模块,用于根据供冷/热管网系统的历史温度记录采用人工神经网络对室外温度进行预测,得到室外预测温度;
比较计算模块,用于根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果;
二次调节模块,用于根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节;
水力工况校核模块,用于对二次调节后的管网系统进行水力工况校核。
9.根据权利8所述的供冷/热管网水力失调的控制系统,其特征在于,所述水力工况确定模块,具体包括:
理论流量确定单元,用于根据各所述用户的流量分配方案,得到管网的理论流量;
实际计算流量确定单元,用于根据各用户运行历史数据,得到管网的实际计算流量;
水力失调度确定单元,用于根据所述管网的实际计算流量和所述管网的理论流量,得到水力失调度。
10.根据权利9所述的供冷/热管网水力失调的控制系统,其特征在于,所述初步水力调节模块,具体包括:
初步水力调节单元,用于通过所述水力失调度判断最不利环路,利用模拟阻抗来代替实际阻抗,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节。

说明书全文

一种供冷/热管失调的控制方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及供冷/热管网水力调节领域,特别是涉及一种供冷/热管网水力失调的控制方法及系统。

背景技术

[0002] 随着区域集中供热、供冷规模的不断扩大,环境管理的标准不断提高,居民对舒适度的要求也越来越高。如何调控集中供热、供冷系统以及做好正确规范,提高网络的经济和社会效益,降低运行成本是供能行业所面临根本问题。
[0003] 目前,已有许多学者针对管网的水力失调开展一系列的研究,其运行调节方法已经能够解决单一工程的运行调节问题,但在普适性上,各个热源的流量分配方案上仍存在较大的主观性,在调节时应该能够满足所有工程需要。
[0004] 在管网的动态运行中,最不利端的用户经常得不到足够的冷/热量,造成近端用户资用压力过大,流量过多;远端用户资用压力过小,流量过小的现象,进而引起管网的水力失调,最终导致用户的冷热不均,整个供冷/热管网冷/热量失调,系统无法优化运行。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种供冷/热管网水力失调的控制方法及系统,能够在实现供冷/热管网水力平衡的前提下,使供冷/热系统投运后在较短的时间内完成水力平衡的调整,满足用户供冷/热的需求。
[0006] 为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
[0007] 一种供冷/热管网水力失调的控制方法,包括:
[0008] 建立供冷/热管网系统的水力仿真模型;
[0009] 根据所述水力仿真模型,确定各用户的流量分配方案;
[0010] 根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况;
[0011] 根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节;
[0012] 根据供冷/热管网系统的历史温度记录采用人工神经网络对室外温度进行预测,得到室外预测温度;
[0013] 根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果;
[0014] 根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节;
[0015] 对二次调节后的管网系统进行水力工况校核。
[0016] 可选的,所述建立供冷/热管网系统的水力仿真模型,具体包括:
[0017] 通过基本回路分析法建立供冷/热管网系统的水力仿真模型
[0018]
[0019] A是(m-1)×n的管网关联矩阵,其中各元素的值为1,-1或0;Bf为管网基本回路矩阵,若设n-m+1=k,则为k×n矩阵;G为管段流量向量,G=(G1,G2,···,Gn)T;ΔH为管网水头降向量,ΔH=(ΔH1,ΔH2,···,ΔHn)T;Q为(m-1)个元素的常向数量,代表各节点的净出流量,流入为正,流出为负;S为n阶的对矩阵,Si角代表各管段的阻力特性系数;∣G∣为n阶的对角矩阵,∣Gi∣角代表各管段流量的绝对值;DH为管段水扬程向量,DH=(DH1,DH2,···,DHn)T,当管段不含水泵时,该管段DHi=0。
[0020] 可选的,所述根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况,具体包括:
[0021] 根据各所述用户的流量分配方案,得到管网的理论流量;
[0022] 根据各用户运行历史数据,得到管网的实际计算流量;
[0023] 根据所述管网的实际计算流量和所述管网的理论流量,得到水力失调度。
[0024] 可选的,所述根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节,具体包括:
[0025] 通过所述水力失调度判断最不利环路,利用模拟阻抗来代替实际阻抗,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节。
[0026] 可选的,所述根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果,具体包括:
[0027] 当采用质调节方式时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度、回水温度:
[0028]
[0029]
[0030]
[0031] 式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;tw为室外温度;tw'为管网室外计算温度;β为特性参数,取0.282;管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比; 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比,恒为1;
[0032] 当采用量调节方式时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度、回水温度及最佳流量:
[0033] τ1=tg=tg′
[0034]
[0035]
[0036]
[0037] 式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;tw为室外温度;tw'为管网室外计算温度;β为特性参数,取0.282;m为流量优化调节系数,单管系统m=1/3,双管系统m=β/(1+β); 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比, 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比;
[0038] 当采用分阶段变流量质调节时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度和回水温度:
[0039]
[0040]
[0041]
[0042] 式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;β为特性参数,取0.282; 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比; 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比。
[0043] 可选的,所述根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节,具体包括:
[0044] 计算三种不同运行调节方式下的泵耗,确定最小泵耗;
[0045] 选择所述最小泵耗对应的调节方式对管网进行调节。
[0046] 可选的,所述对二次调节后的管网系统进行水力工况校核,具体包括:
[0047] 对所述管网各管段进行水力计算,对失调度大于15%的管段,依照基本回路分析法进行调节,直至管网达到水力平衡。
[0048] 一种供冷/热管网水力失调的控制系统,包括:
[0049] 水力仿真模型建立模,用于建立供冷/热管网系统的水力仿真模型;
[0050] 流量分配方案确定模块,用于流量分配方案根据所述水力仿真模型,确定各用户的流量分配方案;
[0051] 水力工况确定模块,用于根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况;
[0052] 初步水力调节模块,用于根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节;
[0053] 室外预测温度预测模块,用于根据供冷/热管网系统的历史温度记录采用人工神经网络对室外温度进行预测,得到室外预测温度;
[0054] 比较计算模块,用于根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果;
[0055] 二次调节模块,用于根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节;
[0056] 水力工况校核模块,用于对二次调节后的管网系统进行水力工况校核。
[0057] 可选的,所述水力工况确定模块,具体包括:
[0058] 理论流量确定单元,用于根据各所述用户的流量分配方案,得到管网的理论流量;
[0059] 实际计算流量确定单元,用于根据各用户运行历史数据,得到管网的实际计算流量;
[0060] 水力失调度确定单元,用于根据所述管网的实际计算流量和所述管网的理论流量,得到水力失调度。
[0061] 可选的,所述初步水力调节模块,具体包括:
[0062] 初步水力调节单元,用于通过所述水力失调度判断最不利环路,利用模拟阻抗来代替实际阻抗,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节。
[0063] 根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
[0064] 本发明提供一种供冷/热管网水力失调的控制方法及系统。通过对供冷/热管网按照水力失调度大的用户先调节的原则,将实际工况的阻力特性系数调整为理想工况的阻力特性系数,实现对供冷/热管网的初调节。通过历史记录对室外温度进行预测,并根据室外温度选择运行调节方式进行调节,同时对调节后的管网系统进行水力校核。本发明可将管网达到水力平衡,解决了供冷/热系统的水力及热力失调问题,改善了管网系统的调节特性,减少了调节时间,避免了大流量运行模式引起的管网运行能耗的增加,且无需改变管网自身结构。附图说明
[0065] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0066] 图1为本发明供冷/热管网水力失调的控制方法流程图
[0067] 图2为本发明供冷/热管网水力失调的控制系统结构图。

具体实施方式

[0068] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0069] 本发明的目的是提供一种供冷/热管网水力失调的控制方法及系统,能够在实现供冷/热管网水力平衡的前提下,使供冷/热系统投运后在较短的时间内完成水力平衡的调整,满足用户供冷/热的需求。
[0070] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0071] 图1为本发明供冷/热管网水力失调的控制方法流程图。如图1所示,一种供冷/热管网水力失调的控制方法包括:
[0072] 步骤101:建立供冷/热管网系统的水力仿真模型,具体包括:
[0073] 通过基本回路分析法建立供冷/热管网系统的水力仿真模型
[0074]
[0075] A是(m-1)×n的管网关联矩阵,其中各元素的值为1,-1或0;Bf为管网基本回路矩阵,若设n-m+1=k,则为k×n矩阵;G为管段流量向量,G=(G1,G2,···,Gn)T(m3/h);ΔH为管网水头降向量,ΔH=(ΔH1,ΔH2,···,ΔHn)T(kPa);Q为(m-1)个元素的常向数量,代表各节点的净出流量(m3/h),流入为正,流出为负;S为n阶的对角矩阵,Si角代表各管段的阻2 5
力特性系数(h/m);∣G∣为n阶的对角矩阵,∣Gi∣角代表各管段流量的绝对值;DH为管段水泵扬程向量,DH=(DH1,DH2,···,DHn)T(kPa),当管段不含水泵时,该管段DHi=0。
[0076] 步骤102:根据所述水力仿真模型,确定各用户的流量分配方案。
[0077] 根据步骤101所述水力仿真模型,输入计算的理论管段阻抗以及水泵的性能参数,计算各用户的流量分配情况,即
[0078] 对A矩阵和G向量分块:
[0079] A=[AtAl]
[0080] G=[GtGl]
[0081] 式(1)变换为:
[0082] AG=AtGt+AlGl=Q
[0083] At满秩,方程两边左乘At-1,变换可得:
[0084] Gt=At-1Q-At-1AlGl
[0085] G带入方程(3)可以求出ΔH(G)。
[0086] 则有:BfΔH(G)=0
[0087] 若令:F(G)=BfΔH(G)=0
[0088] 用顿法解下列方程:
[0089] 式中F(G)的梯度:
[0090] 2BfS∣G∣是一个(B-N)×B阶的矩阵,该矩阵为长方阵,没有逆可求(可以求广义逆,过于复杂),牛顿法解方程组是无效的。
[0091] 假定G*是方程组(A)的解,并经过(k+1)次迭代达到给定的精度,则G*=Gk+1[0092] 此时必然有:[Bf(S|Gk+1|Gk+1+Z-DH)]=0
[0093] 设:Gk+1=Gk+ΔGk+1
[0094] 带入上式:BfS(|Gk|Gk+2|Gk|ΔGk+1+|ΔGk+1|ΔGk+1)=-BfS(Z-DH)[0095] 将A、ΔGk+1按照链支、树支分块,整理得:
[0096]
[0097] 若设:Mk=2BfS|Gk|BfT
[0098] ΔHk=Bf(S|Gk|Gk-DH)
[0099] 则:
[0100] ΔHk为基本回路各管段水头降的代数和,当Gk+1为方程组的解G*时:ΔHk=0。Mk称为Max well矩阵,为(B-N)×(B-N)阶方阵,对称正定(顺序主子式大于ΔHk零)。
[0101] 所述过程的计算步骤如下:
[0102] 1、给定初值G10,令k=0;
[0103] 2、由式Gt=At-1Q-At-1AlG1,计算Gt0、G0;
[0104] 3、由式Gk+1=Gk+ΔGk+1计算ΔGlk+1、ΔGk+1;
[0105] 4、判断|ΔGk+1|≤ε(给定的精度),若满足,则Gk=G*,计算结束;
[0106] 5、否则,Gk+1=Gk+Gl,令k=k+1,返回第3步,重复计算过程直到收敛。
[0107] 步骤103:根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况,具体包括:
[0108] 根据各所述用户的流量分配方案,得到管网的理论流量;
[0109] 根据各用户运行历史数据,得到管网的实际计算流量;
[0110] 根据所述管网的实际计算流量和所述管网的理论流量,得到水力失调度。
[0111] 步骤104:根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节,具体包括:
[0112] 通过所述水力失调度判断最不利环路,利用模拟阻抗来代替实际阻抗,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节。
[0113] 步骤105:根据供冷/热管网系统的历史温度记录采用人工神经网络对室外温度进行预测,得到室外预测温度。
[0114] 导入历史室外温度记录,利用newff函数建立模型,其中函数模型应用trainlm函数,将神经元层数设定为3层,中间层神经元个数选15个,输入层神经元为导入的室外温度个数,输出层神经元为1个,得到室外平均温度预测初值tw0。
[0115] 通过与相邻日的平均温度差,对室外平均温度预测初值tw0进行修正,得出最终室外平均温度预测值tw,具体修正依照下式:
[0116] tw=tw0+0.4(tw1-tw1')+0.3(tw2-tw2')+0.2(tw3-tw3')+0.05(tw4-tw4')+0.05(tw5-tw5')
[0117] 式中,tw1为预测日前一日的预测室外平均温度值,tw1'为预测日前一日的实际室外平均温度值,tw2为预测日前两日的预测室外平均温度值,tw2'为预测日前两日的实际室外平均温度值,tw3为预测日前三日的预测室外平均温度值,tw3'为预测日前三日的实际室外平均温度值,tw4为预测日前四日的预测室外平均温度值,tw4'为预测日前四日的实际室外平均温度值,tw5为预测日前五日的预测室外平均温度值,tw5'为预测日前五日的实际室外平均温度值。
[0118] 步骤106:根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果,具体包括:
[0119] 当采用质调节方式时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度、回水温度:
[0120]
[0121]
[0122]
[0123] 式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;tw为室外温度;tw'为管网室外计算温度;β为特性参数,取0.282; 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比; 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比,恒为1。
[0124] 当采用量调节方式时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度、回水温度及最佳流量:
[0125] τ1=tg=tg′
[0126]
[0127]
[0128]
[0129] 式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;tw为室外温度;tw'为管网室外计算温度;β为特性参数,取0.282;m为流量优化调节系数,单管系统m=1/3,双管系统m=β/(1+β); 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比, 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比。
[0130] 当采用分阶段变流量质调节时,将所述室外预测温度带入下式,得到调节时系统供水温度和回水温度:
[0131]
[0132]
[0133]
[0134] 式中,τ1为管网的供水温度;τ2为管网的回水温度;tg为用户的总供水温度;th为用户的总回水温度;tg'为管网设计供水温度;th'为管网设计回水温度;tn为室内温度;β为特性参数,取0.282; 管网的负荷比,某一室外温度下的热负荷与室外计算温度下的负荷之比; 为管网的流量比,某一室外温度下的管网循环水量与室外计算温度下的管网循环水量之比。
[0135] 步骤107:根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节,具体包括:
[0136] 计算三种不同运行调节方式下的泵耗,确定最小泵耗;
[0137] 泵耗依照下式计算:
[0138] E电=24P×Nd×n
[0139] 式中,E电为循环泵耗电量;P为循环泵功率;Nd供冷/供热期天数;n循环泵台数;
[0140] 选择所述最小泵耗对应的调节方式对管网进行调节。
[0141] 步骤108:对二次调节后的管网系统进行水力工况校核,具体包括:
[0142] 对所述管网各管段进行水力计算,对失调度大于15%的管段,依照基本回路分析法进行调节,直至管网达到水力平衡。
[0143] 图2为本发明供冷/热管网水力失调的控制系统结构图。如图2所示,一种供冷/热管网水力失调的控制系统包括:
[0144] 水力仿真模型建立模块201,用于建立供冷/热管网系统的水力仿真模型;
[0145] 流量分配方案确定模块202,用于流量分配方案根据所述水力仿真模型,确定各用户的流量分配方案;
[0146] 水力工况确定模块203,用于根据各所述用户的流量分配方案,通过各用户运行历史数据,计算各用户的水力工况;
[0147] 初步水力调节模块204,用于根据各所述用户的水力工况通过模拟分析法,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节;
[0148] 室外预测温度预测模块205,用于根据供冷/热管网系统的历史温度记录采用人工神经网络对室外温度进行预测,得到室外预测温度;
[0149] 比较计算模块206,用于根据所述室外预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,得到计算结果;
[0150] 二次调节模块207,用于根据所述计算结果选择对应运行调节方式,对初步水力调节后的管网系统进行二次调节;
[0151] 水力工况校核模块208,用于对二次调节后的管网系统进行水力工况校核。
[0152] 所述水力工况确定模块203,具体包括:
[0153] 理论流量确定单元,用于根据各所述用户的流量分配方案,得到管网的理论流量;
[0154] 实际计算流量确定单元,用于根据各用户运行历史数据,得到管网的实际计算流量;
[0155] 水力失调度确定单元,用于根据所述管网的实际计算流量和所述管网的理论流量,得到水力失调度。
[0156] 所述初步水力调节模块204,具体包括:
[0157] 初步水力调节单元,用于通过所述水力失调度判断最不利环路,利用模拟阻抗来代替实际阻抗,对所述供冷/热管网系统进行初步水力调节。
[0158] 本发明提供一种供冷/热管网水力失调的控制方法及系统。通过对供冷/热管网按照水力失调度大的用户先调节的原则,将实际工况的阻力特性系数调整为理想工况的阻力特性系数,实现对供冷/热管网的初调节。通过历史记录对室外温度进行预测,并根据室外温度选择运行调节方式进行调节,同时对调节后的管网系统进行水力校核。本发明可将管网达到水力平衡,解决了供冷/热系统的水力及热力失调问题,改善了管网系统的调节特性,减少了调节时间,避免了大流量运行模式引起的管网运行能耗的增加,且无需改变管网自身结构。
[0159] 实施例:
[0160] 步骤1,通过基本回路分析法(MPK)进行管网建模,将用户、管路分支连接处抽象成连接节点,两个节点之间供水管段、回水管段均抽象成边,则管网的结构抽象成节点与边的表现形式如下:
[0161]
[0162] 其中n0节点在计算中舍去。
[0163] 步骤2,给定初值 令k=0;
[0164] 由式Gt=At-1Q-At-1AlGl计算Gt0、G0;
[0165] 由式Gk+1=Gk+ΔGk+1计算ΔGlk+1、ΔGk+1;
[0166] 判断|ΔGk+1|≤ε(给定的精度),若满足,则Gk=G*,计算结束;
[0167] 否则,Gk+1=Gk+Gl,令k=k+1,计算ΔGlk+1、ΔGk+1,重复计算过程直至收敛。
[0168] 步骤3,通过各用户运行历史数据,计算用户的水力失调度,方便调节,即[0169] 通过实际计算流量与所述管网的理论流量进行比值计算,得到水力失调度,进而开始调节管网。
[0170] 步骤4,通过模拟分析法,对所述管网进行水力调节,使所述管网达到水力平衡,即确定热网的实际水力工况。在现场测取任一运行工况下各种管段的流量和压降。根据S=Δ2
H/G,即可确定各管段的阻力特性系数。
[0171] 确定热网的理想水力工况。首先,根据各热用户的热负荷,确定各热用户的理想流量。通过计算确定整个供热系统的理想水力工况。制定初调节方案。
[0172] 若热网实际工况下各管段的流量、压降和阻力特性系数分别为G、ΔH和S。按照一定顺序(从正失调度最大的管段开始调节),将各管段(主要是热用户管段)的实际S值用理想的S′值逐一代替。计算替代后的水力工况。在管段S值逐一替代过程中,记录其调节流量和调节压降,则此记录即为所制定的初调节方案。根据计算出的初调节方案,按照管段S值逐一替代的次序,在现场调节管段的
[0173] 在调节过程中,监测该管段进出口流量,当其值达到初调节流量时,则该管段(热用户)的阻力特性系数即调节为理想S′。当待调管段依次全部调完,该管网被调节为理想水力工况,初调节结束。
[0174] 步骤5,根据管网的历史室外温度记录应用人工神经网络对室外温度进行预测,即导入历史室外温度记录,利用newff函数建立模型,其中函数模型应用trainlm函数,将神经元层数设定为3层,中间层神经元个数选15个,输入层神经元为导入的室外温度个数,输出层神经元为1个,得出室外平均温度预测初值tw0。
[0175] 通过与相邻日的平均温度差,对室外平均温度预测初值tw0进行修正,得出最终室外平均温度预测值tw,具体修正依照下式:
[0176] tw=tw0+0.4(tw1-tw1')+0.3(tw2-tw2')+0.2(tw3-tw3')+0.05(tw4-tw4')+0.05(tw5-tw5')
[0177] 式中,tw1为预测日前一日的预测室外平均温度值,tw1'为预测日前一日的实际室外平均温度值,tw2为预测日前两日的预测室外平均温度值,tw2'为预测日前两日的实际室外平均温度值,tw3为预测日前三日的预测室外平均温度值,tw3'为预测日前三日的实际室外平均温度值,tw4为预测日前四日的预测室外平均温度值,tw4'为预测日前四日的实际室外平均温度值,tw5为预测日前五日的预测室外平均温度值,tw5'为预测日前五日的实际室外平均温度值。
[0178] 步骤6,根据预测温度,对不同运行调节方式建立模型进行比较计算,即在相应温度下,对采用质调节、量调节、分阶段变流量质调节方式下系统的供、回水温度进行计算。
[0179] 步骤7,根据运算结果选择对应运行调节方式并进行调节,即计算质调节、量调节、分阶段变流量质调节方式下的泵耗,选择泵耗最小的调节方式对管网进行调节。
[0180] 步骤8,对调节后的管网系统进行水力工况校核,即对所述管网各管段进行水力计算,对失调度大于15%的管段,从失调度大的管段开始调节其阻力系数S值,直至管网达到水力平衡。
[0181] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
[0182] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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