[发明专利]一种基于多工况量测的热网稳态运行参数估计方法

说明书

本发明涉及一种基于多工况的热网稳态运行网络参数估计方法，属于综合能源系统的运行和控制技术领域。该方法包括：建立热网等效模型、基于热网等效模型对稳态运行的热网进行网络参数估计、建立参数估计的目标函数、建立热网稳态运行的约束条件、利用MATLAB优化工具箱求解参数估计结果。本方法基于热网双侧等效模型，建立了基于多工况的热网稳态运行参数估计方法，综合考虑了水力工况中的阻力系数(管道内壁粗糙度)和热力工况中的散热系数。对于运行时间较长、管道内壁腐蚀老化程度高导致水力热力参数偏离厂家所给参考值的供热管网，有利于进一步实现热电联产系统状态估计、安全分析与安全控制、优化调度，提高系统管理水平、增加社会总福利。

技术领域

本发明涉及一种基于多工况量测的热网稳态运行参数估计方法，属于综合能源系统的运行和控制技术领域。

技术背景

热网根据供热介质不同可以分为热水供热管网和蒸汽供热管网两类。目前，我国的工业供热多为中高压蒸汽供热管网，民用供热多为热水供热管网。在本发明中我们以热水供热管网进行分析。

热网中的参数具有很强的不确定性。水力工况中，管段的流通能力会因各种内因、外因发生变化，一般用阻力系数描述流体在管道中受阻碍的程度。管段的阻力系数一般采用经验公式计算，真实值与厂家所给数值往往存在一定差异。管道运行时间、直径、材质、热媒种类和内壁腐蚀等多种因素的变化，会使管道中参数的实际值也随之改变，这种不确定性向集中供热系统的网络分析提出了挑战。热力工况中，建模中的散热系数常使用经验参数值，与实际值存在偏差，且散热系数受环境的影响同样存在波动，成为不确定性的重要来源，同样不利于集中供热系统的运行规划。

因此，估计出接近真实值的模型参数，可以更准确的求解、分析热网的运行状态，这对进一步实现热电联产系统状态估计、安全分析与安全控制、优化调度，提高系统管理水平、增加社会总福利都具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于多工况的热网稳态运行参数估计方法，对热网的阻力系数和散热系数同时进行估计，以得到更为准确的网络参数。

本发明提出的基于多工况量测的热网稳态运行参数估计方法，包括以下步骤：

(1)建立热网等效模型的节点-支路关联矩阵，包括：

在热网双侧等效模型中同时考虑热网供水支路和回水支路，并将热源和热负荷等效为连接支路，对于由N个节点、B条支路构成的热网，形成以下表示节点和支路关系的矩阵：

(1-1)一个节点-支路关联矩阵A，

节点-支路关联矩阵A表示网络中节点和支路的拓扑关系，矩阵A由0、1、-1三个元素组成，A中元素定义如下：

i＝1，2，…，N；j＝1，2，…，B

其中，i为热网中的任意一个节点，j为热网中任意一条支路；

(1-2)一个正节点-支路关联矩阵A_f：

正节点-支路关联矩阵A_f表示各支路的首端节点与支路的关系，A_f＝{A|A_ij＞0}，A_f中元素定义如下：

i＝1，2，…，N；j＝1，2，…，B；

(1-3)一个负节点-支路关联矩阵A_t：

负节点-支路关联矩阵A_t表示各支路的末端节点与支路的关系，A_t＝{-A|A_ij＜0}，A_t中元素定义如下式：

i＝1，2，…，N；j＝1，2，…，B；

(2)基于热网等效模型，对稳态运行的热网进行参数估计：