[发明专利]信息物理融合的二级管网变流量水力平衡调控方法及系统

权利要求书

1.一种供热二级管网变流量水力平衡调控方法，包括如下步骤：

步骤S100，采集各用户对应供热二级管网的管网数据以及代表性室温数据；

步骤S200，建立供热二级管网的水力学仿真模型，以在线得出二级管网水力平衡关系特性；

步骤S300，基于管网数据和代表性室温数据，确定各工况条件下各用户所需的流量；

步骤S400，通过所述水力学仿真模型计算与各用户的需求流量对应的单元阻力特性；

步骤S500，确定与单元阻力特性对应的各用户阀门的控制策略；

所述代表性室温数据为用户室内平均温度；

所述管网数据包括：进出流量、温度和压力数据；

建立供热二级管网的水力学仿真模型的方法包括：

基于图论对供热二级管网结构进行建模，将用户、管路分支的连接处抽象成连接相应节点，将两个节点之间供水管段、回水管段均抽象成边，即供水边、回水边，设供热二级管网对应n个用户，m条管段，获得所述水力学仿真模型如下：

上式(I)中，P_s0、P_r0、Q_s0、Q_r0：分别表示热力站二级网侧的供水压力、回水压力、供水流量、回水流量；

s、r：表示供水、回水；

Q：供热二级管网主管道的边流量，Q＝[Q₀,Q₁,…,Q_i,…,Q_m]^T，单位kg/s；Q_sj、Q_rj分别表示第j条供水边、回水边的流量；

P：供热二级管网节点压力，P＝[P₀,P₁,…,P_i,…,P_n]^T，单位Pa；P_si、P_ri分别表示第i个节点的供、回压力；

q：供热二级管网中各用户的流量，q＝[q₁,…,q_i,…,q_n]^T,用户供水的流量q_s＝[q_s1,…,q_si,…,q_sn]^T，用户回水的流量q_r＝[q_r1,…,q_ri,…,q_rn]^T单位kg/s；q_si、q_ri分别表示第i个用户的供水、回水的流量；

d：管段内径，单位m；d_sj、d_rj分别表示第j条管段的供水、回水管径；

ΔP_i：第i个用户的进出口压降，单位Pa；

λ、ξ：分别为管段的沿程阻力系数与局部阻力系数；

ρ：液体的密度，单位kg/m³；

所述在线得出二级管网水力平衡关系特性的方法包括如下步骤：

通过所述水力学仿真模型计算出供热二级管网中的最不利环路用户；

确定所述水力学仿真模型计算条件；

利用所述水力学仿真模型在线计算水力平衡时各用户的阻力特性；

通过所述水力学仿真模型计算出供热二级管网中的最不利环路用户，即

对于水力学仿真模型的输入计算条件包括：供热二级管网中各用户的流量q，热力站的供水压力P_s0、回水压力P_r0，利用水力学仿真模型计算出二级管网中各用户的站内压降ΔP_i，即

ΔP_i＝P_si-P_ri i＝1,2,…i…n

其中，设第k个用户压降最小，即为系统中的最不利环路用户，则有

ΔP_min＝ΔP_k

该第k个用户即为最不利环路用户；

确定所述水力学仿真模型计算条件，即

将实际运行期望达到的条件作为输入条件进行供热二级管网的水力工况的仿真计算，则供热二级管网达到水力平衡时，取计算输入条件为：

供热二级管网最不利环路的压差值，即第k个用户的压差，设为50kPa；

热力站二级管网侧的回水压力P_r0；

供热二级管网中各用户的流量q，该流量为当前工况条件下的期望流量，即该期望流量适于满足用户侧的负荷需求；

利用所述水力学仿真模型在线计算水力平衡时各用户的阻力特性，即

根据水力学仿真模型的上述输入计算条件求解获得热力站供水压力P_s0；

各用户的进出口压降ΔP_i；

各用户进出口压降为：ΔP_i＝P_si-P_ri；

热力站的供水压力为：

所述步骤S300中基于管网数据和室温数据，确定各工况条件下各用户所需的流量的方法包括：

根据各用户的供热二级管网运行数据，训练各用户的储散热负荷模型，联合该储散热负荷模型与供热一级管网供水温度、流量、供热二级管网供水温度、回水温度，获取在不同工况条件时，预测各用户所需的负荷；

根据历史天气工况与各用户的历史工况数据，生成供热二级管网用的负荷模型：

上式中，天气工况数据记为U，供热二级管网供水温度供热二级管网回水温度供热二级管网流量数据

由各用户的负荷，结合供热一级管网历史工况的运行数据，转化为供热二级管网在不同工况下的需求流量，即供热一级管网供水温度供水流量数据，与所述负荷模型Φ、供热二级管网回水温度代表性室内温度以及

生成供热二级管网中各用户的流量q对应预测模型得

进而计算在不同工况条件U_x下各用户的需求流量，即

上式中，Φ：各用户的用热负荷，单位J；

天气、供温、回温与用户的用热负荷的数据模型；

供热二级管网历史工况的供水温度，单位℃；回水温度，单位℃；流量，单位kg/s；代表性室内温度，单位℃；

各用户用热负荷、供热一级管网供水温度、流量、供热二级管网的目标回水温度、目标室内温度与各用户需求流量的机器学习的数据模型，单元kg/s；

热力站历史工况的供热一级管网供水温度，单位℃；流量数据，单位kg/s；

q_x：任意工况x时，各用户的需求流量，q_x＝[q_x1,…q_xi,…q_xn]，单位kg/s；

Φ_x：任意工况x时，各用户的需求负荷，单位J；

任意工况x时，各用户或热力站一次侧的供水温度及流量，单位分别为℃和kg/s；

任意工况x时，二次侧目标回水温度、目标室内温度，单位℃；

带下标x是指该数据为工况x下的取值；

通过上述方式，计算得到在运行工况x条件下，供热二级管网对于各用户的需求流量。