供热系统优化方法研究

国外建村科技2005年第26卷 第2期供热系统优化方法研究黄文管昌生武汉理工大学摘要:对供热管网的优化方法进行研究,建立了多目标优化模型,并提出了求解方法和步骤。该方法具有普遍性,不仅适用于供热系统，而且适用于所有管网优化设计问题。可以在供热管网的整体设计、初调节及其实时运行指导中发挥作用。关键词:供热系统; 优化; 求解方法目前,城市集中供热向自动控制、经济运行的方向下面分析供热管网系统的数学模型。发展。建立供热管网的在线优化运行系统,故障实时诊高温水断系统，以及仿真分析,是保证热网安全、经济运行的热源中间换热站热用户.有效手段。统一的、高精度的动态仿真模型是这些系统低温水的重要基础。供热系统的设计,大多采用常规设计方循环管网循环管网.法。-些研究人员在供热系统规划的优化设计方面做图1供热系统示意简图.了一些工作,但也存在不足之处,主要在于优化模型的如图1所示,对供热系统,设计前热用户为已建立,特别是目标函数-般仅限于投资费用,因而不够知，而热源及中间换热站数量、位置及所辖热用户和全面。对供热系统而言,其目标函数可取为:(1)系统投管网管径走向等均为未知。为此,其优化设计的第资费用,即目前常用的优化函数;(2)运行过程中的热步先以投资费用为目标函数建立优化模型。力消耗。这2个目标函数有时是矛盾的、不协调的,导管网系统的优化目标有:投资费用f(x)、热力致不能简单地评价方案的优劣。消耗f。(x),其数学模型为文中尝试对管网系统中的投资费用和系统运行F(x)= (f,(x),f(x))T(1)中的热力消耗进行综合分析,建立管网系统多目标p,(x)≤p"Vi∈Sp(2)优化规划模型,并根据模型特点确定求解方法,求出t;(x)≤t° V i∈S,(3)最优解。x∈S,(4) .1供热管网优化的数学模型其中x=(D,t,Q)T供热系统是由供热管网、热源以及热用户等组f(x)= 2KlA,(x)L;成的枝状管网系统。为了保证距离热源较远处的不.利工况点的供热需求,需要在管网.上设置调节阀门。f;(x)= K.D.L,0,网络中的节点分为2类:最多的一-类为热力站,它将式中,D,t,Q分别为管网直径设计向量、温度设计向管网沿线配给的流量转换成2次网的供热需求;另量、流量设计向量;s为设计变量可取值集合;p,p"--类是供热热源节点。描述供热管网系统运行情况为点压力及压力上限值;t,t为点终温及其下限值;的变量有节点流量、节点压力、管道流量和管道压降Sp为压力约束的节点集合;S,为受温度约束的节点等。建立供热管网系统的数学模型就是构造整个系集合;K,K。为常系数;N为管段总数;A,L;为i管统中各种变量之间的关系,以描述供热管网系统的段中国煤化工号管段直径;Ot,为i号管运行情况。通过建立系统的数学模型,-方面可以由MHCNM HG一部分变量的值求另一部分变量的值,如由节点的2供热系统优化方法流量可以求出各热力站的压力、各管段的流量等,为系统的仿真研究奠定基础;另-方面,它也为进行供按照最优化理论，可用动态规划方法求解。实际计热管网的优化规划提供了条件。算中发现，随着阶段数的增多,运算量将巨幅增加而消81国外建材科技2005年 第26卷第2期耗大量计算机内存和计算机时间，故将其转化成线性(3)检验分层数规划问题，以快速求解。对于该线性规划问题可用内点当k=m时,输出xr=x"当k