[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

说明书

本发明涉及城市集中供热系统的先进控制领域，具体为一种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，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。实现了对需求工况进行仿真分析计算，预测需求工况下水力平衡的调控策略。

技术领域

本发明涉及城市集中供热系统的先进控制领域，具体为一种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。

背景技术

当前，供热系统二级网运行方式较为粗放，目前较多采用的是在整个采暖季当中定流量运行，在采暖季的不同阶段，建筑物负荷需求不同，大多没有在不同阶段采用所需的经济流量，针对混有公共建筑的热力站，减少夜间负荷带来的流量波动，会引起二级网水力失调，原有的手动阀门控制方式，难以在采暖季运行过程中变流量调节，造成能源的大量浪费，是二级网能耗水平居高不下的两大关键因素。

在供热系统智慧化转型升级的背景下，精细化调节是行业发展的必然趋势，随着负荷波动按需进行二级网变流量调节，能大大降低二级网运行的电耗与热耗，提升热网的能效水平。然而，按需进行二级网变流量调节时，容易引起整体二级网的水力失调，现有二级网水力工况调节方法，多为定流量运行或反馈控制的方法，典型方式有水泵变频跟踪建筑物或楼宇供回水温度的方式，或通过安装自力式平衡阀(差压阀)等设备，跟踪入楼流量(或压差)的设定值，来实施二级网的工况调节。然而，该方法主要缺点表现为：一是工况波动时基于局部调节策略的反馈控制方法容易引起系统的振荡；二是自力式平衡阀等设备为单一工况条件下的固定流量，无法根据建筑物负荷波动按需调节，多个平衡阀之间缺少协同与协调，工况波动大时容易发生水力失调。

基于上述问题需要设计一种新的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。

发明内容

本发明的目的是提供一种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。

为了解决上述技术问题，本发明提供了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。

进一步，所述管网数据包括：进出流量、温度和压力数据。

进一步，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；