基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法及系统技术方案

本发明专利技术属于供热自动化控制领域，具体涉及一种基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法及系统，其中基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法，包括：设置全局协调系统；本地分析各热力站阻力特性系数的实际值；通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略；以及根据控制策略和实际值进行热网水力平衡在线调控，实现基于阻力特性系数的水力平衡调控，因为阻力特性系数不受其他热力站调节的耦合影响的特点，可以有效避免水力平衡调控中的滞后与振荡问题，实现热网水力平衡的快速调控。

Method and system of hydraulic balance control of heat supply network based on resistance characteristics of heat power station

The invention belongs to the field of heating automation control, in particular to a method and system for regulating and controlling the hydraulic balance of heat supply network based on the resistance characteristics of heat supply station, wherein the method for regulating and controlling the hydraulic balance of heat supply network based on the resistance characteristics of heat supply station includes: setting up a global coordination system; analyzing the actual value of the resistance characteristic coefficient of each heat supply station locally; calculating the resistance characteristics of each heat supply station through the global coordination system The target value of the coefficient of performance and the generation of the control strategy; and according to the control strategy and the actual value of the heat network hydraulic balance on-line regulation, the realization of the hydraulic balance regulation based on the coefficient of resistance characteristics, because the coefficient of resistance characteristics is not affected by the coupling of the regulation of other heat stations, can effectively avoid the lag and oscillation in the hydraulic balance regulation, and achieve the hydraulic balance of the heat network Fast regulation.

【技术实现步骤摘要】
基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法及系统
本专利技术属于供热自动化控制领域，具体涉及一种基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法及系统。
技术介绍
集中供热系统主要由热源、热力站与热用户组成，通过供热系统一级网将热源生产的热量(一般由热水储存)输送到热力站，再通过二级网将热量输送给热用户。集中供热系统的典型控制方式为：由集控中心调度系统发送下位热力站的控制策略，可以是跟踪热力站二次侧供水温度、回水温度、平均温度等以温度为反馈的控制策略，或是跟踪热力站一次侧流量的控制策略，采用PID反馈控制算法，通过热力站的控制器控制执行。由于热力站的地理位置较为分散，热源侧温度传输到热力站有很强的延迟效应，因此，根据温度作为控制参数进行反馈调节，具有很大的滞后性，不利于热网的精确调控；而跟踪热力站流量的控制策略，由于各热力站之间存在的耦合影响，容易引起频繁波动，也无法取得较好的控制效果。集中供热管网的水力平衡调控过程，本质上是依据热量需求换算获得相应的各热力站流量分配关系，这种分配关系是管网的阻力特性和各热力站的阻力特性共同决定的。采用反馈控制跟踪热力站的流量，由于热力站之间存在耦合效应，会受到其他热力站调节动作的影响，需要反复多次调节才能达到平衡。而基于阻力特性调节，则热力站之间相互独立，如果可以准确计算各热力站之间的阻力特性配合关系，即可形成需要的流量分配组合。热力站阻力特性与站内除污器、换热器、阀门等一系列阻力件相关，最终反映该站流量与压差的同步变化，所以，在实际供热过程中，热力站的阻力特性仅与可调节阀门的阀位(或水泵频率)有关，而与其他热力站的调节无关。因此，基于上述技术问题需要设计一种新的基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法及系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法及系统。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法，其特征在于，包括：设置全局协调系统；本地分析各热力站阻力特性系数的实际值；通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略；以及根据控制策略和实际值进行热网水力平衡在线调控。进一步，所述设置全局协调系统的方法包括：在云端服务器端设置全局协调系统，在全局协调系统中建立与实际热网结构一致的热工水力计算模型，并对接热网上下位数据，对热网进行仿真分析，即在云端全局协调系统内建立与物理管网结构和物理设备一致的虚拟化的热网结构模型与虚拟设备，以构成热工水力计算模型，对各虚拟设备设定对应的属性参数、运行数据与工况参数，使热网结构模型仿真实际热网的运行工况，并计算设备的运行特性、热网传热状态与流动状态、热网压力分布、热力站的阻力特性分布。进一步，所述本地分析各热力站阻力特性系数的实际值的方法包括：在各热力站控制器中增设数据处理模块，对各热力站运行数据进行本地分析处理，在边缘端实时分析热力站阻力特性系数的实际值，即由各热力站的控制器计算各热力站阻力特性系数的实际值ζmi；则所有热力站的实际值为ζm＝[ζm1,ζm2,ζm3,...,ζmi,...,ζmn]；其中，n为热网的热力站数量，i∈n；U为天气工况参数；为第i个热力站的实测流量；为第i个热力站实测的供回水压差。进一步，所述通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略的方法包括：通过全局协调系统，计算各热力站的需求负荷与需求流量，即其中：Φ为需求负荷与需求流量的计算函数；Q为需求负荷，表示为Q＝[Q1,Q2,...,Qi,...,Qn]，单位为GJ/h；q为需求流量，表示为q＝[q1,q2,...,qi,...,qn]，单位为t/h；f为需求流量的辨识模型，通过历史运行工况中的U,Tf的数据训练获得；为热力站一级网供水温度，单位为℃；为热力站二级网回水温度，单位为℃；Tf为热力站所在小区平均室内温度，单位为℃。进一步，所述通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略的方法还包括：通过全局协调系统接入边界条件计算需求压差Δp，即Δpi＝Γ(Ps,Pr,q,Q,D),i∈n；其中：Γ为供热系统管网仿真计算模型函数；PS为供水压力，表示为Ps＝[Ps1,Ps2,...,Psi,...,Psn]；Pr为回水压力，表示为Pr＝[Pr1,Pr2,...,Pri,...,Prn]；Δp为需求压差，表示为Δp＝[Δp1,Δp2,...,Δpi,...,Δpn]；D为热网的基础结构数据；所述边界条件包括：热源侧供水温度T、供水压力Ps、回水压力Pr，以及需求流量q。进一步，所述通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略的方法还包括：通过需求负荷与需求流量的计算函数Φ与供热系统管网仿真计算模型函数Γ，计算获得第i个热力站目标阻力特性的计算参数[qi,Δpi]；根据热力站的计算参数，计算第i个热力站阻力特性系数的目标值：以ζgi作为该热力站的控制策略，则物理热网全网热力站的控制策略ζg为：ζg＝[ζg1,ζg2,...,ζgi,...,ζgn]。进一步，所述根据控制策略和实际值进行热网水力平衡在线调控的方法包括：通过全局协调系统实时预测在天气工况参数为U时各热力站的需求流量q，结合各热力站的实测流量qm,计算各热力站的水力平衡度；则第i个热力站的水力平衡度为：当θi＞ω时，k＝k+1，若时，执行反馈控制策略，保持当前的水力平衡，实现热网水力平衡调控；其中，ω为单个热力站水力工况稳定度；k为单个工况下水力平衡热力站的数量，初值为0；μ为单个工况下热网水力平衡度；ρ为水力稳定热力站占比标准；当μ＜ρ时，通过全局协调系统将相应的控制策略发送至相应热力站，热力站根据控制策略完成水力平衡调控，以实现热网水力平衡调控，即根据热力站阻力特性系数的实际值与目标值的关系，调节热力站的阀门开度或水泵频率，实现热力站的水力平衡调控；当ζmi＞ζgi时，增加该热力站的阀门开度或增加水泵的频率，减少阻力特性系数的实际值，以使热力站实现水力平衡；当ζmi＜ζgi时，减小该热力站的阀门开度或减小水泵的频率，增加阻力特性系数的实际值，以使热力站实现水力平衡；当热力站i的阻力特性系数的实际值ζmi与目标值ζgi的偏差小于预设值ξ时，即满足公式：实现了热力站i的水力平衡。另一方面，本专利技术还提供一种基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控系统，包括：云端服务器和控制器；所述控制器设置在热力站内，并且所述云端服务器与所述控制器连接；所述云端服务器内适于设置全局协调子系统，并且通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法，其特征在于，包括：/n设置全局协调系统；/n本地分析各热力站阻力特性系数的实际值；/n通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略；以及/n根据控制策略和实际值进行热网水力平衡在线调控。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于热力站阻力特性的热网水力平衡调控方法，其特征在于，包括：
设置全局协调系统；
本地分析各热力站阻力特性系数的实际值；
通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略；以及
根据控制策略和实际值进行热网水力平衡在线调控。


2.如权利要求1所述的热网水力平衡调控方法，其特征在于，
所述设置全局协调系统的方法包括：在云端服务器端设置全局协调系统，在全局协调系统中建立与实际热网结构一致的热工水力计算模型，并对接热网上下位数据，对热网进行仿真分析，即
在云端全局协调系统内建立与物理管网结构和物理设备一致的虚拟化的热网结构模型与虚拟设备，以构成热工水力计算模型，对各虚拟设备设定对应的属性参数、运行数据与工况参数，使热网结构模型仿真实际热网的运行工况，并计算设备的运行特性、热网传热状态与流动状态、热网压力分布、热力站的阻力特性分布。


3.如权利要求2所述的热网水力平衡调控方法，其特征在于，
所述本地分析各热力站阻力特性系数的实际值的方法包括：
在各热力站控制器中增设数据处理模块，对各热力站运行数据进行本地分析处理，在边缘端实时分析热力站阻力特性系数的实际值，即
由各热力站的控制器计算各热力站阻力特性系数的实际值ζmi；



则所有热力站的实际值为ζm＝[ζm1,ζm2,ζm3,...,ζmi,...,ζmn]；
其中，n为热网的热力站数量，i∈n；
U为天气工况参数；为第i个热力站的实测流量；

为第i个热力站实测的供回水压差。


4.如权利要求3所述的热网水力平衡调控方法，其特征在于，
所述通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略的方法包括：
通过全局协调系统，计算各热力站的需求负荷与需求流量，即



其中：
Φ为需求负荷与需求流量的计算函数；
Q为需求负荷，表示为Q＝[Q1,Q2,...,Qi,...,Qn]，单位为GJ/h；
q为需求流量，表示为q＝[q1,q2,...,qi,...,qn]，单位为t/h；
f为需求流量的辨识模型，通过历史运行工况中的U,Tsp,Tf的数据训练获得；
Tsp为热力站一级网供水温度，单位为℃；

为热力站二级网回水温度，单位为℃；
Tf为热力站所在小区平均室内温度，单位为℃。


5.如权利要求4所述的热网水力平衡调控方法，其特征在于，
所述通过全局协调系统计算各热力站阻力特性系数的目标值，并生成控制策略的方法还包括：
通过全局协调系统接入边界条件计算需求压差Δp，即
Δpi＝Γ(Ps,Pr,q,Q,D),i∈n；
其中：
Γ为供热系统管网仿真计算模型函数；
PS为供水压力，表示为Ps＝[Ps1,Ps2...

【专利技术属性】
技术研发人员：方大俊，周栋，谢金芳，朱浩强，韩三飞，张凯，
申请(专利权)人：常州英集动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32