供熱系統優(yōu)化方法研究

國外建村科技2005年第26卷 第2期供熱系統優(yōu)化方法研究黃文管昌生武漢理工大學(xué)摘要:對供熱管網(wǎng)的優(yōu)化方法進(jìn)行研究,建立了多目標優(yōu)化模型,并提出了求解方法和步驟。該方法具有普遍性,不僅適用于供熱系統，而且適用于所有管網(wǎng)優(yōu)化設計問(wèn)題?？梢栽诠峁芫W(wǎng)的整體設計、初調節及其實(shí)時(shí)運行指導中發(fā)揮作用。關(guān)鍵詞:供熱系統; 優(yōu)化; 求解方法目前,城市集中供熱向自動(dòng)控制、經(jīng)濟運行的方向下面分析供熱管網(wǎng)系統的數學(xué)模型。發(fā)展。建立供熱管網(wǎng)的在線(xiàn)優(yōu)化運行系統,故障實(shí)時(shí)診高溫水斷系統，以及仿真分析,是保證熱網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的熱源中間換熱站熱用戶(hù).有效手段。統一的、高精度的動(dòng)態(tài)仿真模型是這些系統低溫水的重要基礎。供熱系統的設計,大多采用常規設計方循環(huán)管網(wǎng)循環(huán)管網(wǎng).法。-些研究人員在供熱系統規劃的優(yōu)化設計方面做圖1供熱系統示意簡(jiǎn)圖.了一些工作,但也存在不足之處,主要在于優(yōu)化模型的如圖1所示,對供熱系統,設計前熱用戶(hù)為已建立,特別是目標函數-般僅限于投資費用,因而不夠知，而熱源及中間換熱站數量、位置及所轄熱用戶(hù)和全面。對供熱系統而言,其目標函數可取為:(1)系統投管網(wǎng)管徑走向等均為未知。為此,其優(yōu)化設計的第資費用,即目前常用的優(yōu)化函數;(2)運行過(guò)程中的熱步先以投資費用為目標函數建立優(yōu)化模型。力消耗。這2個(gè)目標函數有時(shí)是矛盾的、不協(xié)調的,導管網(wǎng)系統的優(yōu)化目標有:投資費用f(x)、熱力致不能簡(jiǎn)單地評價(jià)方案的優(yōu)劣。消耗f。(x),其數學(xué)模型為文中嘗試對管網(wǎng)系統中的投資費用和系統運行F(x)= (f,(x),f(x))T(1)中的熱力消耗進(jìn)行綜合分析,建立管網(wǎng)系統多目標p,(x)≤p"Vi∈Sp(2)優(yōu)化規劃模型,并根據模型特點(diǎn)確定求解方法,求出t;(x)≤t° V i∈S,(3)最優(yōu)解。x∈S,(4) .1供熱管網(wǎng)優(yōu)化的數學(xué)模型其中x=(D,t,Q)T供熱系統是由供熱管網(wǎng)、熱源以及熱用戶(hù)等組f(x)= 2KlA,(x)L;成的枝狀管網(wǎng)系統。為了保證距離熱源較遠處的不.利工況點(diǎn)的供熱需求,需要在管網(wǎng).上設置調節閥門(mén)。f;(x)= K.D.L,0,網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)分為2類(lèi):最多的一-類(lèi)為熱力站,它將式中,D,t,Q分別為管網(wǎng)直徑設計向量、溫度設計向管網(wǎng)沿線(xiàn)配給的流量轉換成2次網(wǎng)的供熱需求;另量、流量設計向量;s為設計變量可取值集合;p,p"--類(lèi)是供熱熱源節點(diǎn)。描述供熱管網(wǎng)系統運行情況為點(diǎn)壓力及壓力上限值;t,t為點(diǎn)終溫及其下限值;的變量有節點(diǎn)流量、節點(diǎn)壓力、管道流量和管道壓降Sp為壓力約束的節點(diǎn)集合;S,為受溫度約束的節點(diǎn)等。建立供熱管網(wǎng)系統的數學(xué)模型就是構造整個(gè)系集合;K,K。為常系數;N為管段總數;A,L;為i管統中各種變量之間的關(guān)系,以描述供熱管網(wǎng)系統的段中國煤化工號管段直徑;Ot,為i號管運行情況。通過(guò)建立系統的數學(xué)模型,-方面可以由MHCNM HG一部分變量的值求另一部分變量的值,如由節點(diǎn)的2供熱系統優(yōu)化方法流量可以求出各熱力站的壓力、各管段的流量等,為系統的仿真研究奠定基礎;另-方面,它也為進(jìn)行供按照最優(yōu)化理論，可用動(dòng)態(tài)規劃方法求解。實(shí)際計熱管網(wǎng)的優(yōu)化規劃提供了條件。算中發(fā)現，隨著(zhù)階段數的增多,運算量將巨幅增加而消81國外建材科技2005年 第26卷第2期耗大量計算機內存和計算機時(shí)間，故將其轉化成線(xiàn)性(3)檢驗分層數規劃問(wèn)題，以快速求解。對于該線(xiàn)性規劃問(wèn)題可用內點(diǎn)當k=m時(shí),輸出xr=x"當k