[发明专利]一种供热系统裕度量化计算方法和系统

权利要求书

1.一种供热系统裕度量化计算方法，其特征在于：

步骤S1，根据供热系统的结构参数和GIS系统数据建立信息层的供热系统模型，通过源侧DCS系统和网侧SCADA系统获得运行状态数据，以及气象数据、环境控制条件、燃料价格数据，经过数据清洗和预处理，作为供热系统模型的备用数据；

步骤S2，根据天气大幅度波动引起热用户侧的负荷发生剧烈波动从而引起供热不足现象，建立相应工况下的热源约束、热网约束；

步骤S3，利用热工水力计算平衡方程组以及图论知识实现供热系统的仿真计算，进行全网热工水力模拟，得出用户侧热负荷的变化；

步骤S4，对热网进行流量递归计算，获取相应管段流量；

步骤S5，针对热网仿真计算结果，制定供热系统裕度的评分方法并进行评分；

步骤S6，基于步骤S5的供热系统裕度评分结果，有选择性的对供热能力不足的管段，提出相应的改造方案；

步骤S4对热网进行流量递归计算，获取相应管段流量，具体如下：

S41：根据步骤S3仿真计算获得的热力站热负荷，得到末端每个管段的流量q_i，逐级向上游管段进行递归计算，得到各个管段的流量和压力；如果管段i的下游没有支路，即子管段集为空，则该管段与末端阀门相连，其下游节点编号为末端阀门流量q_vi，即q_i＝q_vi；若管段i的子管段不为空时，其中C_ni为管段i的子管段集合；

S42：计算各个节点的压力，连接节点j的压力为

式中，X_nj为节点j的下游节点集合；P_j为下游节点总压力，由步骤S3仿真计算得到；h_ij为节点i到节点j的水头损失；

S43：对于全网管段，建立链式表，进行有效的递归运算得到全网流量、压力分布，其中包括管段索引号Index、管段编号i、父管段索引号Fid、节点编号j、节点压力H_i、管段流量q_i、阀门节点的流量q_v和压力P、管段管材C、管长L、管径D、子管段数目Cn。

2.根据权利要求1所述的一种供热系统裕度量化计算方法，其特征为：所述的步骤S1中建立供热系统模型时，模型依据实际供热系统数据，将热源、热用户、管段、阀门、三通、疏水器、水泵元件简化为物理模型，建立拓扑结构。

3.根据权利要求1所述的一种供热系统裕度量化计算方法，其特征为：所述的步骤S2确定约束条件的过程如下：

热源约束：考虑时间运行中，变量自身的取值范围和变量之间的相互制约关系，对多源互补城市供热系统源侧的约束条件包括：热源侧的热负荷平衡约束、热负荷变化范围约束、机组升降负荷速率约束；

热网约束：对供热系统供热网络中的热水压力、温度、流速进行计算，以保证热水在输运过程中的安全性。

4.根据权利要求1所述的一种供热系统裕度量化计算方法，其特征在于：所述的步骤S3利用热工水力计算平衡方程组以及图论知识实现供热系统的仿真计算，进行全网热工水力模拟，得出用户侧热负荷的变化，具体可将热网抽象成基本回路，构建管网的关联属性，采用“流量法”计算管网中的介质流量、压降；其中“流量法”的求解思路为：首先采用最小平方和法进行管网的初始流量分配，得到满足流量连续定律的各个管段内流量初值，此时，环路能量守恒定律无法满足，需要对管网的初始流量计算校正，采用最大闭合差法重新分配流量，经过流量调节的多次迭代后，环路能量守恒定律得到满足，最终获得目标管段的流量分配和各管段压力损失数据。