[发明专利]智能综合能源系统中供热管网管径优化设计方法

说明书

本发明公开了一种智能综合能源系统中供热管网管径优化设计方法，步骤1，建立管网经济性评价目标函数；步骤2，管网系统投资建造总费用计算；步骤3，水泵年运行电费计算；步骤4，管网系统年热损失费用的计算；步骤5，建立关于管径的管网经济性评价目标函数；步骤6，最优管径Ds求解：步骤61，确定管径决策因变量d；步骤62，管径决策因变量d取整编码；步骤63，初始种群确定和步骤64，最优管径Ds求解。采用整数遗传算法，以管网年折算费用作为管径优化目标函数，对管网布局优化获得的最优布局进行管径优化，以获得该布局下的最优管径组合及其最小的年折算费用。

技术领域

本发明涉及区域热网系统，特别是一种智能综合能源系统中供热管网管径优化设计方法。

背景技术

区域热网系统管网管径优化问题是指当区域热网系统管网布局确定之后，各段管段的管径存在多种管径规格大小的方案，在众多的管径大小规格方案中寻找一组最优的管径组合方案，使得优化后的管网在经济性或能源消耗或供能稳定性等某个或某几个性能指标上具有最佳性能。从最优化问题的角度出发，管网管径优化问题实质属于典型的组合优化问题范畴。

在常规的管网管径设计中，各管段的管径主要是根据管网系统中最不利回路采用推荐比摩阻法或流速来确定，如在《城镇供热管网设计规范》中，关于比摩阻方面，7.3.2条文规定为：“确定热水热力网主干线管径时，宜采用经济比摩阻。经济比摩阻数值宜根据工程具体条件计算确定，主干线比摩阻可采用30Pa/m～70Pa/m。”；《城镇供热管网设计规范》第7.3.3条文中关于流速的规定：“供热介质流速不应大于3.5m/s”。

管网管径大小对管网投资、管网最不利回路、管网循环水泵扬程、循环水泵运行费用、管网热损失都产生非常大的影响，因而管径的优化是管网系统优化设计中的核心。管网经济性评价主要包含投资费用和运行费用两个方面的综合，而管网建造投资费用和运行费用是两个相互制约的指标。管网的管径愈小，其建造投资费用越小，但管网输送阻力愈大，循环水泵消耗的电力运行费用就愈大；反之，管径愈大，投资费力愈大，电力运行费用愈小。因而，管网管径优化设计就应综合考虑投资和运行费用这两方面的影响，选择一组管径使管网建造投资费用和运行费用综合最小，从而使管网具有最佳的经济性。因此，在管网布局一定的情况下，应设计出每段最优管径，即最优经济管径，使管网投资和运行费用之总和达到最小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种智能综合能源系统中供热管网管径优化设计方法，该智能综合能源系统中供热管网管径优化设计方法采用整数遗传算法，以管网年折算费用作为管径优化目标函数，对管网布局优化获得的最优布局进行管径优化，以获得该布局下的最优管径组合及其最小的年折算费用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种智能综合能源系统中供热管网管径优化设计方法，包括如下步骤。

步骤1，建立管网经济性评价目标函数：管网经济性评价采用管网年折算费用最小的方法，建立如下所示的目标函数：

Min cos t＝X_tC_tz+C_r+C_ΔQ+C_α

其中，C_α＝αC_tz

则：cost＝(X_t+α)C_tz+C_r+C_ΔQ

式中：

Min cos t——管网年折算最低费用函数。

cost——管网年折算总费用。

X_t——标准投资效果系数。