[发明专利]供热系统水力平衡的模型预测控制方法及系统

摘要

本发明涉及一种供热系统水力平衡的模型预测控制方法及系统，本模型预测控制方法包括如下步骤：步骤S1，建立供热系统的水力学仿真模型；步骤S2，计算各热力站的流量分配方案；步骤S3，通过供热系统仿真模型，计算与流量分配方案相对应的各热力站站内压降；步骤S4，通过各热力站运行历史数据，建立可调阀门开度或水泵频率与热力站水力特性的对应关系；以及步骤S5,由各热力站的目标流量及站内压降条件，计算各热力站中可调阀门的开度或可调增压水泵的频率，并据此执行控制操作。

主权项

1.一种供热系统水力平衡的模型预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立供热系统的水力学仿真模型；步骤S2，计算各热力站的流量分配方案；步骤S3，通过供热系统仿真模型，计算与流量分配方案相对应的各热力站站内压降；步骤S4，通过各热力站运行历史数据，建立可调阀门开度或水泵频率与热力站水力特性的对应关系；以及步骤S5,由各热力站的目标流量及站内压降条件，计算各热力站中可调阀门的开度或可调增压水泵的频率，并据此执行控制操作；步骤S1，建立供热系统的水力学仿真模型的方法，即通过已知的管网总供回水压力和各热力站流量，并结合管网水力学仿真计算获得各热力站进出口压力，进而计算获得各热力站的站内压降，以及分别建立供水、回水管网模型以构建所述水力学仿真模型；分别建立供水、回水管网模型以构建所述水力学仿真模型的方法包括：基于图论对供热管网结构进行建模，将热力站、管路分支连接处抽象成连接节点，两个节点之间供水管段、回水管段均抽象成边，则供热管网结构抽象成节点与边的表现形式如下：所述供水管网模型为上式中，DS：供水管网对应的节点与边构成的关系矩阵；Q_s：供水管节点流量，Q_s＝[q_s0,q_s1,…,q_si,…,q_sm]^T，单位kg/s；Q_es：供水管边流量，Q_es＝[q_es0,q_es1,…,q_esj,…,q_esn]，单位kg/s；P_s：供水管节点压力，P_s＝[p_s0,p_s1,…,p_si,…,p_sm]，单位Pa；ΔP_es：供水管边压降，ΔP_es＝[Δp_es0,Δp_es1,…,Δp_esj,…,Δp_esn]^T，单位Pa；Δp_esj：为第j条供水边的压降，单位Pa；λ_sj、ξ_sj：分别为第j条边的供水管的沿程阻力系数与局部阻力系数；q_esj：第j条供水边的流量，单位kg/s；ρ：液体的密度，单位kg/m³；d_sj：第j条边的供水管内径，单位m；以及所述回水管网模型为上式中，DR：回水管网对应的节点与边构成的关系矩阵；Q_r：回水管节点流量，Q_r＝[q_r0,q_r1,…,q_ri,…,q_rm]^T，单位kg/s；Q_er：回水管边流量，Q_er＝[q_er0,q_er1,…,q_erj,…,q_ern]，单位kg/s；P_r：回水管节点压力，P_r＝[p_r0,p_r1,…,p_ri,…,p_rm]，单位Pa；ΔP_er：回水管边压降，ΔP_er＝[Δp_er0,Δp_er1,…,Δp_erj,…,Δp_ern]^T，单位Pa；Δp_erj：为第j条回水边的压降，单位Pa；q_erj：第j条回水边的流量，单位kg/s；d_rj：第j条边的回水管内径，单位m；λ_rj、ξ_rj：分别为第j条边的回水管的沿程阻力系数与局部阻力系数；上述供水管网模型和回水管网模型即构成所述水力学仿真模型。