[发明专利]基于机理模型预测控制的城市供热系统热网调节方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于机理模型预测控制的城市供热系统热网调节方法及系统，本热网调节方法，包括如下步骤：步骤S1，建立预测模型；步骤S2，以均衡供热为目标,通过预测模型预测获得一级热网中各泵、各阀的调节方案；本发明以供热一级热网的预测模型为核心，利用预测控制获得一级热网系统中总数在数十到数百的水泵和电磁阀的准确调节方案，实时对热网进行调节，解决了热网控制滞后及热用户冷热不均的问题。

主权项

1.一种热网调节方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立预测模型；步骤S2，以均衡供热为目标,通过预测模型预测获得一级热网中各泵、各阀的调节方案；所述步骤S1中建立预测模型的步骤包括：步骤S11，热工水力分析求解；以及步骤S12，预测模型校正；所述步骤S11中热工水力分析求解的方法包括：步骤S111，将管网转换为由节点和区段构成的有向图模型，即管网图；其中节点表示存在流量进出的点，用集合V表示，V＝[V1,V2,…,Vn]，式中，n为管网中的节点个数；区段是节点间的连接管段，用集合E表示，E＝[E1,E2,…,Em]，式中m为区段数，有向图表示成G＝；根据网络图论得到管网的关联矩阵A和基本回路矩阵B，其中A为n×m阶矩阵，B为s×m阶矩阵，s为基本回路个数s＝m‑n+1；步骤S112，计算管网的阻力特性系数；步骤S113，构建预测模型，即管网水力计算数学模型：AGT＝0；BΔHT＝0；式中，G为记录管网图中各管段内热水的体积流量的行向量G＝[G1,G2,…,Gm]；ΔH为记录管网图中各管段总阻力损失的列向量，即ΔH＝S*|G|*G+Z‑Hb；式中，S为一级热网中各管段的阻力特性系数矩阵S＝diag{S1,S2,…,Sm}；K为管壁的当量绝对粗糙度，d为管道内径；l、ld分别为管网计算管段的长度和局部阻力当量长度；ρ为管内热水的平均密度；Z为管段两节点位能差的列向量Z＝[Z1,Z2,…,Zm]T；Hb为热网中的水泵扬程列向量Hb＝[Hb1,Hb2,…,Hbm]T；步骤S114，热网热工水力计算，即将所述管网水力计算数学模型结合环路平差流量调节算法经多次迭代计算，获得各管段内热水的体积流量；所述步骤S12中预测模型校正包括：利用热网实测运行数据对预测模型进行修正。