CN106016447B - 供热管网调控方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供热管网调控方法和系统，其中方法包括：采集当前气象信息、接入供热管网的建筑物的建筑信息、供热管网末端对应的散热器的散热属性信息以及供热管网中的管路信息和热源信息；根据当前气象信息和建筑信息获取供热管网的供热负荷，并根据供热负荷、散热属性信息、管路信息和热源信息获取供热管网在最小总能耗时对应的工况参数；根据工况参数调控供热管网的运行。其通过引入供热管网末端的散热器的散热属性信息，使得供热管网在满足当前所需的供热负荷的情况下，能够以最小总能耗对应的工况参数运行，达到了降低供热管网总能耗的目的。从而有效解决了传统的供热管网调控方式不利于降低供热管网的总能耗的问题。
Description
技术领域
本发明涉及供热系统技术领域，特别是涉及一种供热管网调控方法和系统。
背景技术
目前，现有的集中式供热系统末端调控依据通常是基于供热管网末端负荷进行质量调节、质量—流量调节或间歇调节，在调节过程中都是以供热回水温度作为监控点，当监测到供热回水温度高于或低于预设值时才进行调节。由此，当出现供热负荷减小时，采用传统的调节策略直接降低供热温度，很容易导致出现小温差大流量的现象，从而不利于降低供热管网的总能耗。
发明内容
基于此，有必要针对传统的供热管网调控方式不利于降低供热管网的总能耗的问题，提供一种供热管网调控方法和系统。
为实现本发明目的提供的一种供热管网调控方法，包括如下步骤：
采集当前气象信息、接入供热管网的建筑物的建筑信息、所述供热管网末端对应的散热器的散热属性信息以及所述供热管网中的管路信息和热源信息；
根据所述当前气象信息和所述建筑信息获取所述供热管网的供热负荷，并根据所述供热负荷、所述散热属性信息、所述管路信息和所述热源信息获取所述供热管网在最小总能耗时对应的工况参数；
根据所述供热管网在所述最小总能耗时对应的工况参数调控所述供热管网的运行。
在其中一个实施例中，所述根据所述供热负荷、所述散热属性信息、所述管路信息和所述热源信息获取所述供热管网在最小总能耗时对应的工况参数，包括如下步骤：
根据所述供热负荷和所述散热属性信息，确定所述散热器的进水温度范围；
其中，所述进水温度范围包括多个进水温度，且多个所述进水温度由满足所述供热负荷时，所述散热器的最低进水温度按照预设温差依次递增直至所述散热器的预设最高进水温度为止；
根据所述散热属性信息，获取所述散热器在各个所述进水温度下对应的边界流量；
根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量、以及所述管路信息和所述热源信息，计算获取所述供热管网在各个所述进水温度下的总能耗；
由各个所述进水温度下的所述总能耗中提取出最小总能耗，以所述最小总能耗对应的工况参数作为最终工况参数；
其中，所述最终工况参数包括所述供热管网运行在所述最小总能耗时，所述供热管网中的一次网水流量、所述供热管网中的供热热源的供水温度、所述供热管网中各水泵的供水温度及水泵功率。
在其中一个实施例中，根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量、以及所述管路信息和所述热源信息，计算获取所述供热管网在各个所述进水温度下的总能耗，包括如下步骤：
根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述管路信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的输送能耗；
根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述热源信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的热源损耗；
根据公式：所述总能耗＝所述供热负荷+所述输送能耗+所述热源损耗，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的所述总能耗。
在其中一个实施例中，计算获取各个所述进水温度下的所述输送能耗和所述热源损耗时，由所述进水温度范围内的所述最低进水温度开始按照所述预设温差依次递增计算各个所述进水温度下的所述输送能耗和所述热源损耗，直至所述预设最高进水温度为止。
在其中一个实施例中，所述根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述管路信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的输送能耗，包括如下步骤：
根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量计算出所述供热管网中换热站的换热工况参数；其中，换热工况参数包括所述换热站的流量和换热温度；
根据所述换热工况参数和所述管路信息计算出所述供热管网中各个水泵的水泵输送能耗；
对各个所述水泵的水泵输送能耗进行求和运算，获取所述供热管网的所述输送能耗。
在其中一个实施例中，所述根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述热源信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的热源损耗，包括如下步骤：
根据各个所述进水温度下的所述换热工况参数确定所述供热管网中所述供热热源在各个所述进水温度下的热源工况参数；其中，所述热源工况参数包括供热热源的供水温度和供水流量；
根据所述热源工况参数和所述热源信息计算出所述供热热源在各个所述进水温度下的热源效率；
根据所述热源效率以及所述供热负荷计算出所述供热热源在各个所述进水温度下的所述热源损耗。
在其中一个实施例中，所述根据所述当前气象信息和所述建筑信息获取所述供热管网的供热负荷，包括如下步骤：
根据所述当前气象信息和所述建筑信息，计算出在当前气象条件下所述建筑物的辐射吸热量和向外界散发的总散热量；
根据所述建筑信息中的用途属性获取所述建筑物内除所述散热器之外的所有设备的室内散热量；
依据能量守恒定律，根据公式：所述供热负荷+所述辐射吸热量+所述室内散热量＝所述总散热量，计算获取所述供热负荷。
在其中一个实施例中，所述当前气象信息包括当前温度参数、当前风力等级、当前太阳辐射值和当前风向中的至少一种；
所述建筑信息包括所述建筑物的围护结构的高度、所述围护结构的表面积、所述围护结构的材料、所述围护结构的热物性参数和所述建筑物的用途属性中的至少一种；
所述散热属性信息包括所述散热器的种类、所述散热器的型号、所述散热器的材质和所述散热器的尺寸中的至少一种；
所述热源信息包括所述供热管网中的供热热源的类型、供热热源的参数和供热热源的装置类型中的至少一种；
所述管路信息包括所述供热管网的分支个数、各个分支的管路长度、各个分支的管路直径、各个分支的管路材质、各个分支的管路阻力系数和所述供热管网中的水泵扬程中的至少一种。
相应的，本发明还提供了一种供热管网调控系统，包括信息采集中心和处理中心；
所述信息采集中心，用于采集当前气象信息、接入供热管网的建筑物的建筑信息、所述供热管网末端对应的散热器的散热属性信息以及所述供热管网中的管路信息和热源信息；
所述处理中心包括供热负荷计算模块和择优模块；
所述供热负荷计算模块，用于根据所述当前气象信息和所述建筑信息获取所述供热管网的供热负荷；
所述择优模块，根据所述供热负荷、所述散热属性信息、所述管路信息和所述热源信息获取所述供热管网在最小总能耗时对应的工况参数；
所述信息采集中心，还用于根据所述供热管网在最小总能耗时对应的工况参数调控所述供热管网的运行。
在其中一个实施例中，所述择优模块包括进水温度范围确定子模块、边界流量获取子模块、总能耗计算子模块和工况参数提取子模块；
所述进水温度范围确定子模块，用于根据所述供热负荷和所述散热属性信息，确定所述散热器的进水温度范围；其中，所述进水温度范围包括多个进水温度，且多个所述进水温度由满足所述供热负荷时，所述散热器的最低进水温度按照预设温差依次递增直至所述散热器的预设最高进水温度为止；
所述边界流量获取子模块，用于根据所述散热属性信息，获取所述散热器在各个所述进水温度下对应的边界流量；
所述总能耗计算子模块，用于根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量、以及所述管路信息和所述热源信息，计算获取所述供热管网在各个所述进水温度下的总能耗；
所述工况参数提取子模块，用于由各个所述进水温度下的所述总能耗中提取出最小总能耗，以所述最小总能耗对应的工况参数作为最终工况参数；
其中，所述最终工况参数包括所述供热管网运行在所述最小总能耗时，所述供热管网中的一次网水流量、所述供热管网中的供热热源的供水温度、所述供热管网中各水泵的供水温度及水泵功率。
在其中一个实施例中，所述总能耗计算子模块包括输送能耗计算单元、热源损耗计算单元和总能耗计算单元；
所述输送能耗计算单元，用于根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量以及所述管路信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的输送能耗；
所述热源损耗计算单元，根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量以及所述热源信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的热源损耗；
所述总能耗计算单元，用于根据公式：所述总能耗＝所述供热负荷+所述输送能耗+所述热源损耗，计算获取所述供热管网在各个所述进水温度下的所述总能耗。
在其中一个实施例中，所述输送能耗计算单元包括换热工况参数确定子单元、水泵输送能耗计算子单元和输送能耗计算子单元；
所述换热工况参数确定子单元，用于根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量计算出所述供热管网中换热站的换热工况参数；其中，换热工况参数包括所述换热站的流量和换热温度；
所述水泵输送能耗计算子单元，用于根据所述换热工况参数和所述管路信息计算出所述供热管网中各个水泵的水泵输送能耗；
所述输送能耗计算子单元，用于对各个所述水泵的水泵输送能耗进行求和运算，获取所述供热管网的所述输送能耗。
在其中一个实施例中，所述热源损耗计算单元包括热源工况参数确定子单元、热源效率计算子单元和热源损耗计算子单元；
所述热源工况参数确定子单元，用于根据各个所述进水温度下的所述换热工况参数确定所述供热管网中供热热源在各个所述进水温度下的热源工况参数；其中，所述热源工况参数包括供热热源的供水温度和供水流量；
所述热源效率计算子单元，用于根据所述热源工况参数和所述热源信息计算出所述供热热源在各个所述进水温度下的热源效率；
所述热源损耗计算子单元，用于根据所述热源效率以及所述供热负荷计算出所述供热热源在各个所述进水温度下的所述热源损耗。
在其中一个实施例中，所述供热负荷计算模块包括辐射吸热量计算子模块、总散热量计算子模块、室内散热量计算子模块和供热负荷计算子模块；
所述辐射吸热量计算子模块，用于根据所述当前气象信息和所述建筑信息，计算出在当前气象条件下所述建筑物的辐射吸热量；
所述总散热量计算子模块，用于根据所述当前气象信息和所述建筑信息，计算出在当前气象条件下所述建筑物向外界散发的总散热量；
所述室内散热量计算子模块，用于根据所述建筑信息中的用途属性获取所述建筑物内除所述散热器之外的所有设备的室内散热量；
所述供热负荷计算子模块，用于依据能量守恒定律，根据公式：所述供热负荷+所述辐射吸热量+所述室内散热量＝所述总散热量，计算获取所述供热负荷。
上述供热管网调控方法，通过采集当前气象信息、接入供热管网的建筑物的建筑信息、供热管网末端对应的散热器的散热属性信息以及供热管网中的管理信息和热源信息，进而根据所采集到的当前气象信息和建筑信息获取供热管网当前所需要的供热负荷；并在获取供热管网当前所需的供热负荷后，根据供热负荷、供热管网末端的散热器的散热属性信息、管路信息以及热源信息获取供热管网在满足当前所需的供热负荷的情况下所消耗的最小总能耗对应的工况参数，从而根据所获取的工况参数调控供热管网的运行。由此，其在调控供热管网的运行过程中，通过引入供热管网末端的散热器的散热属性信息，使得供热管网在满足当前所需的供热负荷的情况下，能够以最小总能耗对应的工况参数运行，达到了有效降低供热管网总能耗的目的。从而有效解决了传统的供热管网调控方式不利于降低供热管网的总能耗的问题。
附图说明
图1为本发明的供热管网调控方法的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的供热管网调控方法的另一具体实施例的流程图；
图3为供热管网末端的散热器的散热量随流量的变化曲线图；
图4为采用本发明的供热管网调控系统的一具体实施例对供热管网进行调控时的示意图；
图5为本发明的供热管网调控系统的另一具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明技术方案更加清楚，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
首先，需要说明的是，在本发明的供热管网调控方法的一具体实施例中，其所采集的当前气象信息指的是供热管网坐在区域的当前气象参数，其具体可包括当前季节、当前温度参数、当前风力等级、当前太阳辐射值和当前风向中的至少一种。
建筑信息则指的是的供热管网所接入的建筑物的围护结构的各项参数。其中，围护结构是构成建筑空间，抵御环境不利影响的构件，也包括某些配件。其各项参数具体可包括围护结构的高度、围护结构的表面积、围护结构的材料和围护结构的热物性参数中的至少一种。同时，在本发明的供热管网调控方法中，其所采集的建筑信息还包括建筑物的用途属性。即，建筑物的主要用途。如：作为写字楼使用、作为商业中心使用或作为居住使用等。
散热属性信息则具体包括位于供热管网末端的散热器的种类、散热器的型号、散热器的材质和散热器的尺寸中的至少一种。
热源信息则通常包括供热管网中的供热热源的类型、供热热源的参数和供热热源的装置类型中的至少一种。
供热管网中的管路信息则具体包括供热管网的分支个数、各个分支的管路长度、各个分支的管路直径、各个分支的管路材质、各个分支的管路阻力系数和供热管网中的水泵扬程中的至少一种。
参见图1，作为本发明的供热管网调控方法的一具体实施例，其首先包括信息采集的步骤。即，步骤S100，采集当前气象信息、接入供热管网的建筑物的建筑信息、供热管网末端对应的散热器的散热属性信息以及供热管网中的管路信息和热源信息，以便于后续根据所采集到的信息进行供热管网的总能耗的计算。
其中，需要说明的是，当前气象信息的采集可通过气象测试仪来实现。建筑信息则通过在接入供热管网时直接由管理建筑物的物业管理处直接获取。供热管网末端对应的散热器的散热属性信息和供热管网的热源信息同样可直接由该建筑物的供热公司处获取。
当获取相应的当前气象信息、建筑信息、散热属性信息以及供热管网的管路信息和热源信息后，即可进行步骤S200，根据所获取的当前气象信息和建筑信息获取供热管网的供热负荷，并根据计算获取的供热负荷、散热属性信息、管路信息和热源信息获取供热管网在最小总能耗时对应的工况参数。
其中，根据能量守恒定律可知，建筑物内的散热器的供热量(即，供热管网的供热负荷)+室内得热量(包括建筑物的辐射吸热量、建筑物内其他设备的散热量)＝建筑物通过围护结构向外界的散热量。由此，在步骤S200中，根据当前气象信息和建筑信息获取供热管网的供热负荷可通过如下步骤实现。
参见图2，首先，通过步骤S210，根据当前气象信息和建筑信息，计算出在当前气象条件下建筑物的辐射吸热量和向外界散发的总散热量。进而再通过步骤S220，根据建筑信息中的用途属性获取建筑物内除散热器之外的所有设备的室内散热量。最后，通过步骤S230，依据能量守恒定律，根据公式：供热负荷+辐射吸热量+室内散热量＝总散热量，计算获取供热负荷。
其通过能量守恒定律，根据所采集到的当前气象信息和建筑物自身的建筑信息进行该建筑物内的供热管网的供热负荷的计算，使得最终所获取的供热管网的供热负荷更加符合当前实际情况，这也就有效提高了供热负荷的精确性，使得后续根据供热负荷和散热器的散热属性信息进行供热管网的最优工况参数的确定时更加准确。
当通过上述步骤获取供热管网的供热负荷后，即可进行供热管网在满足当前所需的供热负荷的前提下，能够以最小总能耗的工况参数运行的确定。
具体的，参见图2，步骤S200中，根据供热负荷、散热属性信息、管路信息和热源信息获取供热管网在最小总能耗时对应的最优工况参数具体包括：步骤S240，根据供热负荷和散热属性信息，确定散热器的进水温度范围。此处，需要说明的是，在该步骤中所确定的散热器的进水温度范围包括多个进水温度，并且多个进水温度由满足供热负荷时散热器的最低进水温度按照预设温差依次递增直至供热管网的预设最高进水温度为止。如：当某地区一建筑物所接入的供热管网当前设置的供热负荷为5MW，当气象参数发生变化时，通过上述供热管网的供热负荷的计算过程获取此时需要调整该建筑物的供热管网的供热负荷为3MW。由此，根据当前所确定的供热负荷以及散热器的散热属性信息计算确定当前散热器的进水温度范围在60℃以上。其中，满足当前所需的供热负荷时，散热器的最低进水温度为60℃。
当确定散热器的进水温度范围之后，即可通过步骤S250，根据散热属性信息，获取散热器在各个进水温度下的边界流量。具体的，由于供热管网末端的散热器一般为辐射类散热器，其散热性能公式为：Q＝CM(△t)^b。其中，△t为过余温度，可通过公式：(散热器进水温度+散热器出水温度)/2-室温计算得到室温一般取18℃。b为系数，可通过实验测得。对于固定散热器，确定了散热器的进水温度，那么最大散热量就确定了。参见图3，通过实际测试发现，对于一般散热器来说，其散热量随流量的增大而增大。但是，当流量增大到一定值时，散热量基本不再发生变化。此时，散热量达到最大值时对应的流量即为散热器在当前进水温度下的边界流量。由此可得散热器在各个进水温度下对应的边界流量。同时，还可得到散热器在各个进水温度下的最大散热量。
进而，再通过步骤S260，根据各个进水温度及对应的边界流量、以及管路信息和热源信息，计算获取供热管网在各个进水温度下的总能耗。其中，应当说明的是，由于供热管网的总能耗＝供热管网的输送能耗+供热管网的热源损耗+供热负荷。因此，在本发明的供热管网调控方法的一具体实施例中，计算获取供热管网在各个散热器的进水温度下的总能耗可通过如下步骤来实现。
首先，根据各个散热器的进水温度及其对应的边界流量和供热管网的管路信息，计算获取各个进水温度下的供热管网的输送能耗。具体的，由于在上述步骤S250中，根据散热属性信息，获取得到了散热器在各个进水温度下的边界流量。如：散热器的进水温度为60℃时，满足供热负荷的最小流量—60℃对应的边界流量；以及散热器的进水温度为(60+t)℃时，满足供热负荷时的最小流量—(60+t)℃对应的边界流量。其中，t为预设温差，可根据实际需要进行设置，如：1℃或5℃等，直到(60+t)℃＝散热器的预设最高进水温度。由此就有了散热器在满足所计算的供热负荷的前提下的一系列的工况参数。根据所获取的供热管网末端的散热器的一系列工况参数(具体可为散热器的各个进水温度及对应的边界流量)即可计算出供热管网的中间换热站的换热工况参数(包括换热站的流量和换热温度)。当计算得到中间换热站的换热工况参数后，再结合之前所采集的供热管网的管路信息计算出供热管网中各个水泵的水泵输送能耗。最后，再通过对各个水泵输送能耗进行求和运算即可得到供热管网的输送能耗。
由于供热管网的总能耗不仅包括供热负荷、输送能耗，还包括热源损耗。因此，还需要进行供热管网的热源损耗的计算。其中，在进行供热管网的热源损耗计算时，同样可根据散热器的各个进水温度及其对应的边界流量和热源信息进行计算获取。具体的，当通过各个散热器的进水温度及其对应的边界流量折算出换热管网的中间换热站的换热工况参数后，首先根据换热工况参数确定供热管网中供热热源在各个进水温度下的热源工况参数(具体可包括供热热源的供水温度和供热热源的供水流量，即，一次网流量)。进而再根据所获取的热源工况参数，结合之前所采集的热源信息计算出供热热源在各个散热器的进水温度下的热源效率。计算得到热源效率后，结合供热负荷即可折算出供热热源在各个散热器的进水温度下的热源损耗。
当通过上述步骤分别计算得到供热管网的输送能耗和热源损耗后，结合之前所计算得到的供热负荷，即可根据公式：总能耗＝供热负荷+输送能耗+热源损耗，计算获取各个进水温度下的供热管网的总能耗。
其中，需要说明的是，在计算各个散热器的进水温度下的供热管网的总能耗过程中，计算获取各个进水温度下的输送能耗和热源损耗时，优选的，由进水温度范围内的最低进水温度开始按照预设温差依次递增，直至递增后的进水温度达到散热器的预设最高进水温度为止。由此能够简化计算过程，从而降低计算功耗。
当计算获取各个散热器的进水温度下供热管网的总能耗后，再通过步骤S270，由各个进水温度下的总能耗中提取出最小总能耗，以最小总能耗对应的工况参数作为最终工况参数。进而再通过步骤S300，根据所提取出的最小总能耗对应的最终工况参数进行供热管网的调控。
其中，应当说明的是，最终工况参数包括供热管网运行在最小总能耗时，供热管网中的一次网水流量、热源供水温度、水泵供水温度及水泵功率。
相应的，基于上述任一种供热管网调控方法的原理，本发明还提供了一种供热管网调控系统。由于本发明提供的供热管网调控系统的工作原理与本发明的供热管网调控方法的原理相同或相似，因此重复之处不再赘述。
参见图4和图5，作为本发明的供热管网调控系统100的一具体实施例，其包括信息采集中心110和处理中心120。其中，信息采集中心110，用于采集当前气象信息、接入供热管网200的建筑物的建筑信息、供热管网200末端对应的散热器290的散热属性信息以及供热管网200中的管路信息和热源信息。处理中心120包括供热负荷计算模块121和择优模块122。供热负荷计算模块121，用于根据当前气象信息和建筑信息获取供热管网200的供热负荷。择优模块122，根据供热负荷、散热属性信息、管路信息和热源信息获取供热管网200在最小总能耗时对应的工况参数。信息采集中心110，还用于根据供热管网200在最小总能耗时对应的工况参数调控供热管网200的运行。
参见图5，在其中一个实施例中，择优模块122包括进水温度范围确定子模块1220、边界流量获取子模块1221、总能耗计算子模块1222和工况参数提取子模块1223。进水温度范围确定子模块1220，用于根据供热负荷和散热属性信息，确定散热器290的进水温度范围；其中，进水温度范围包括多个进水温度，且多个进水温度由满足供热负荷时散热器290的最低进水温度按照预设温差依次递增直至散热器290的预设最高进水温度为止。边界流量获取子模块1221，用于根据散热属性信息，获取各个进水温度对应的散热器290的边界流量。总能耗计算子模块1222，用于根据各个进水温度及对应的边界流量、以及管路信息和热源信息，计算获取供热管网200在各个进水温度下的总能耗。工况参数提取子模块1223，用于由各个进水温度下的总能耗中提取出最小总能耗，以最小总能耗对应的工况参数作为最终工况参数。其中，最终工况参数包括供热管网200运行在最小总能耗时，供热管网200中的一次网水流量、热源供水温度、水泵供水温度及水泵功率。
需要说明的是，在本发明的供热管网调控系统100的另一具体实施例中，总能耗计算子模块1222包括输送能耗计算单元、热源损耗计算单元和总能耗计算单元(图中均未示出)。其中，输送能耗计算单元，用于根据各个进水温度及对应的边界流量以及管路信息，计算获取各个进水温度下的供热管网200的输送能耗。热源损耗计算单元，根据各个进水温度及对应的边界流量以及热源信息，计算获取各个进水温度下的供热管网200的热源损耗。总能耗计算单元，用于根据公式：总能耗＝供热负荷+输送能耗+热源损耗，计算获取各个进水温度下的供热管网200的总能耗。
另外，应当指出的是，输送能耗计算单元包括换热工况参数确定子单元、水泵输送能耗计算子单元和输送能耗计算子单元(图中均未示出)。换热工况参数确定子单元，用于根据各个进水温度及对应的边界流量计算出供热管网200中换热站250的换热工况参数。其中，换热工况参数包括换热站250的流量和换热温度。水泵输送能耗计算子单元，用于根据换热工况参数和管路信息计算出供热管网200中各个水泵的水泵输送能耗。输送能耗计算子单元，用于对各个水泵的水泵输送能耗进行求和运算，获取供热管网200的输送能耗。
进一步的，热源损耗计算单元包括热源工况参数确定子单元、热源效率计算子单元和热源损耗计算子单元(图中均未示出)。热源工况参数确定子单元，用于根据各个进水温度下的换热工况参数确定供热管网200中供热热源210在各个进水温度下的热源工况参数；其中，热源工况参数包括供热热源210的供水温度和供热热源210的供水流量。热源效率计算子单元，用于根据热源工况参数和热源信息计算出供热管网200中的供热热源210在各个进水温度下的热源效率。热源损耗计算子单元，用于根据热源效率以及供热负荷计算出供热热源210在各个进水温度下的热源损耗。
更进一步的，参见图5，供热负荷计算模块121包括辐射吸热量计算子模块1210、总散热量计算子模块1211、室内散热量计算子模块1212和供热负荷计算子模块1213。其中，辐射吸热量计算子模块1210，用于根据当前气象信息和建筑信息，计算出在当前气象条件下建筑物的辐射吸热量。总散热量计算子模块1211，用于根据当前气象信息和建筑信息，计算出在当前气象条件下建筑物向外界散发的总散热量。室内散热量计算子模块1212，用于根据建筑信息中的用途属性获取建筑物内除散热器290之外的所有设备的室内散热量。供热负荷计算子模块1213，用于依据能量守恒定律，根据公式：供热负荷+辐射吸热量+室内散热量＝总散热量，计算获取供热负荷。
为更清楚的说明本发明的供热管网调控系统100的工作原理，以下以一具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。
如：参见图4，为某地区一建筑物接入的供热管网200。供热管网200包括供热热源210(供热热源210可以为各种形式，如：锅炉、热电联产或热泵机组等)、一次网水泵220、一次网供水230、一次网回水240、换热站250、二次网水泵260、二次网供水270、混水泵280和末端的散热器290。其中，信息采集中心110所对应的采集信息分别为：热源信息、一次网供水温度、一次网回水温度、一次网流量及一次泵功率、二次网流量及二次泵功率、二次网供水温度、二次网回水温度、混水流量及混水泵功率、末端的散热器290的散热属性信息以及气象参数。
假设该供热管网200初始设置供热负荷为5MW，当信息采集中心110通过采集该供热管网200所在区域的当前气象信息发现当前气象参数发生变化时，处理中心120根据当前气象参数和该供热管网200所接入的建筑物的建筑信息计算出此时供热管网200的供热负荷应当为3MW。因此，根据该供热负荷以及散热器290的散热属性信息计算发现，此时散热器290的进水温度范围应当在60℃以上。由此，根据散热器290的散热属性信息可得，散热器290的进水温度在60℃下，散热器290满足负荷时的最小流量--60℃时的边界流量；散热器290的进水温度在60+t℃下，散热器290满足供热负荷时的最小流量--65℃时的边界流量；其中，t为温度调节刻度，可根据需要选取，1或5℃等；直到60+t℃等于散热器290的预设最高进水温度为止。这样就有了一系列的供热管网200末端散热器290的工况参数(即，散热器290在上述进水温度范围内的进出水温度及对应的流量，其中包括边界流量等)。
处理中心120进一步根据这些信息计算出换热站250的换热工况参数(具体包括：换热站250的供热介质流量、换热温度)，再结合之前采集的管路信息就可以计算出各个水泵(包括一次网水泵220、二次网水泵260和混水泵280)的水泵输送能耗；对水泵输送能耗进行求和运算即可得到供热管网200的输送能耗。同时，由换热站250的换热工况参数可以确定供热热源210的工况参数(具体包括：热源供水温度、流量)，确定了供热热源210的工况参数后，再结合之前所采集的热源信息(锅炉的类型，参数，燃料参数等)就可以计算出热源效率，从而折算出供热能耗(供热负荷+热源损耗)。其中，当供热热源210为锅炉时，热源效率为热源的热效率；当供热热源210为热电联产时，热源效率赌赢为单位热量耗燃料的量；当供热热源210为热泵机组时，热源效率则对应为机组COP(Coefficient Of Performance，即，能量与热量之间的转换比率，简称能效比)。进而，再根据总能耗＝供热能耗+输送能耗，即可得到供热管网200的一系列总能耗。
当处理中心120计算出可供选择的各工况参数下的总能耗后，选择其中的最小总能耗作为最优解，将这时对应的流量温度，作为该气象参数下的工况参数反馈各调节设备(供热热源210、一次网水泵220、二次网水泵260和混水泵280等)。
由此，其通过将供热管网200末端的散热器290的散热属性信息结合到供热管网200的调控过程中，使得供热管网200的调控更加贴合实际运行情况，从而也有效降低了供热管网200的总能耗。
另外，还需要说明的是，本发明的供热管网调控系统100不仅适用于上述结构的供热管网200系统，同时还适用于直供式供热系统。由此，本发明的供热管网调控系统100不仅能够精确调控供热管网200，同时还具有一定的灵活性和适应性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (14)
1.一种供热管网调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
采集当前气象信息、接入供热管网的建筑物的建筑信息、所述供热管网末端对应的散热器的散热属性信息以及所述供热管网中的管路信息和热源信息；
根据所述当前气象信息和所述建筑信息获取所述供热管网的供热负荷，并根据所述供热负荷、所述散热属性信息、所述管路信息和所述热源信息获取所述供热管网在最小总能耗时对应的工况参数；
根据所述供热管网在所述最小总能耗时对应的工况参数调控所述供热管网的运行；
所述根据所述供热负荷、所述散热属性信息、所述管路信息和所述热源信息获取所述供热管网在最小总能耗时对应的工况参数，包括如下步骤：
根据所述供热负荷和所述散热属性信息，确定所述散热器的进水温度范围；
根据所述散热属性信息，获取所述散热器在各个所述进水温度下对应的边界流量；
根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量、以及所述管路信息和所述热源信息，计算获取所述供热管网在各个所述进水温度下的总能耗；
由各个所述进水温度下的所述总能耗中提取出最小总能耗，以所述最小总能耗对应的工况参数作为最终工况参数。
2.根据权利要求1所述的供热管网调控方法，其特征在于，所述进水温度范围包括多个进水温度，且多个所述进水温度由满足所述供热负荷时，所述散热器的最低进水温度按照预设温差依次递增直至所述散热器的预设最高进水温度为止；
所述最终工况参数包括所述供热管网运行在所述最小总能耗时，所述供热管网中的一次网水流量、所述供热管网中的供热热源的供水温度、所述供热管网中各水泵的供水温度及水泵功率。
3.根据权利要求2所述的供热管网调控方法，其特征在于，根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量、以及所述管路信息和所述热源信息，计算获取所述供热管网在各个所述进水温度下的总能耗，包括如下步骤：
根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述管路信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的输送能耗；
根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述热源信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的热源损耗；
根据公式：所述总能耗＝所述供热负荷+所述输送能耗+所述热源损耗，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的所述总能耗。
4.根据权利要求3所述的供热管网调控方法，其特征在于，计算获取各个所述进水温度下的所述输送能耗和所述热源损耗时，由所述进水温度范围内的所述最低进水温度开始按照所述预设温差依次递增计算各个所述进水温度下的所述输送能耗和所述热源损耗，直至所述预设最高进水温度为止。
5.根据权利要求3所述的供热管网调控方法，其特征在于，所述根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述管路信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的输送能耗，包括如下步骤：
根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量计算出所述供热管网中换热站的换热工况参数；其中，换热工况参数包括所述换热站的流量和换热温度；
根据所述换热工况参数和所述管路信息计算出所述供热管网中各个水泵的水泵输送能耗；
对各个所述水泵的水泵输送能耗进行求和运算，获取所述供热管网的所述输送能耗。
6.根据权利要求5所述的供热管网调控方法，其特征在于，所述根据各个所述进水温度及对应的边界流量以及所述热源信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网的热源损耗，包括如下步骤：
根据各个所述进水温度下的所述换热工况参数确定所述供热管网中所述供热热源在各个所述进水温度下的热源工况参数；其中，所述热源工况参数包括所述供热热源的供水温度和供水流量；
根据所述热源工况参数和所述热源信息计算出所述供热热源在各个所述进水温度下的热源效率；
根据所述热源效率以及所述供热负荷计算出所述供热热源在各个所述进水温度下的所述热源损耗。
7.根据权利要求1至6任一项所述的供热管网调控方法，其特征在于，所述根据所述当前气象信息和所述建筑信息获取所述供热管网的供热负荷，包括如下步骤：
根据所述当前气象信息和所述建筑信息，计算出在当前气象条件下所述建筑物的辐射吸热量和向外界散发的总散热量；
根据所述建筑信息中的用途属性获取所述建筑物内除所述散热器之外的所有设备的室内散热量；
依据能量守恒定律，根据公式：所述供热负荷+所述辐射吸热量+所述室内散热量＝所述总散热量，计算获取所述供热负荷。
8.根据权利要求1所述的供热管网调控方法，其特征在于，所述当前气象信息包括当前温度参数、当前风力等级、当前太阳辐射值和当前风向中的至少一种；
所述建筑信息包括所述建筑物的围护结构的高度、所述围护结构的表面积、所述围护结构的材料、所述围护结构的热物性参数和所述建筑物的用途属性中的至少一种；
所述散热属性信息包括所述散热器的种类、所述散热器的型号、所述散热器的材质和所述散热器的尺寸中的至少一种；
所述热源信息包括所述供热管网中的供热热源的类型、供热热源的参数和供热热源的装置类型中的至少一种；
所述管路信息包括所述供热管网的分支个数、各个分支的管路长度、各个分支的管路直径、各个分支的管路材质、各个分支的管路阻力系数和所述供热管网中的水泵扬程中的至少一种。
9.一种供热管网调控系统(100)，其特征在于，包括信息采集中心(110)和处理中心(120)；
所述信息采集中心(110)，用于采集当前气象信息、接入供热管网(200)的建筑物的建筑信息、所述供热管网(200)末端对应的散热器的散热属性信息以及所述供热管网(200)中的管路信息和热源信息；
所述处理中心(120)包括供热负荷计算模块(121)和择优模块(122)；
所述供热负荷计算模块(121)，用于根据所述当前气象信息和所述建筑信息获取所述供热管网(200)的供热负荷；
所述择优模块(122)，根据所述供热负荷、所述散热属性信息、所述管路信息和所述热源信息获取所述供热管网(200)在最小总能耗时对应的工况参数；
所述信息采集中心(110)，还用于根据所述供热管网(200)在最小总能耗时对应的工况参数调控所述供热管网(200)的运行；
所述择优模块(122)包括进水温度范围确定子模块(1220)、边界流量获取子模块(1221)、总能耗计算子模块(1222)和工况参数提取子模块(1223)；
所述进水温度范围确定子模块(1220)，用于根据所述供热负荷和所述散热属性信息，确定所述散热器的进水温度范围；
所述边界流量获取子模块(1221)，用于根据所述散热属性信息，获取所述散热器在各个所述进水温度下对应的边界流量；
所述总能耗计算子模块(1222)，用于根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量、以及所述管路信息和所述热源信息，计算获取所述供热管网(200)在各个所述进水温度下的总能耗；
所述工况参数提取子模块(1223)，用于由各个所述进水温度下的所述总能耗中提取出最小总能耗，以所述最小总能耗对应的工况参数作为最终工况参数。
10.根据权利要求9所述的供热管网调控系统(100)，其特征在于，所述进水温度范围包括多个进水温度，且多个所述进水温度由满足所述供热负荷时，所述散热器的最低进水温度按照预设温差依次递增直至所述散热器的预设最高进水温度为止；
所述最终工况参数包括所述供热管网(200)运行在所述最小总能耗时，所述供热管网(200)中的一次网水流量、所述供热管网(200)中的供热热源(210)的供水温度、所述供热管网(200)中各水泵的供水温度及水泵功率。
11.根据权利要求10所述的供热管网调控系统(100)，其特征在于，所述总能耗计算子模块(1222)包括输送能耗计算单元、热源损耗计算单元和总能耗计算单元；
所述输送能耗计算单元，用于根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量以及所述管路信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网(200)的输送能耗；
所述热源损耗计算单元，根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量以及所述热源信息，计算获取各个所述进水温度下的所述供热管网(200)的热源损耗；
所述总能耗计算单元，用于根据公式：所述总能耗＝所述供热负荷+所述输送能耗+所述热源损耗，计算获取所述供热管网(200)在各个所述进水温度下的所述总能耗。
12.根据权利要求11所述的供热管网调控系统(100)，其特征在于，所述输送能耗计算单元包括换热工况参数确定子单元、水泵输送能耗计算子单元和输送能耗计算子单元；
所述换热工况参数确定子单元，用于根据各个所述进水温度及对应的所述边界流量计算出所述供热管网(200)中换热站的换热工况参数；其中，换热工况参数包括所述换热站的流量和换热温度；
所述水泵输送能耗计算子单元，用于根据所述换热工况参数和所述管路信息计算出所述供热管网(200)中各个水泵的水泵输送能耗；
所述输送能耗计算子单元，用于对各个所述水泵的水泵输送能耗进行求和运算，获取所述供热管网(200)的所述输送能耗。
13.根据权利要求12所述的供热管网调控系统(100)，其特征在于，所述热源损耗计算单元包括热源工况参数确定子单元、热源效率计算子单元和热源损耗计算子单元；
所述热源工况参数确定子单元，用于根据各个所述进水温度下的所述换热工况参数确定所述供热管网(200)中供热热源(210)在各个所述进水温度下的热源工况参数；其中，所述热源工况参数包括供热热源(210)的供水温度和供水流量；
所述热源效率计算子单元，用于根据所述热源工况参数和所述热源信息计算出所述供热热源(210)在各个所述进水温度下的热源效率；
所述热源损耗计算子单元，用于根据所述热源效率以及所述供热负荷计算出所述供热热源(210)在各个所述进水温度下的所述热源损耗。
14.根据权利要求9至13任一项所述的供热管网调控系统(100)，其特征在于，所述供热负荷计算模块(121)包括辐射吸热量计算子模块(1210)、总散热量计算子模块(1211)、室内散热量计算子模块(1212)和供热负荷计算子模块(1213)；
所述辐射吸热量计算子模块(1210)，用于根据所述当前气象信息和所述建筑信息，计算出在当前气象条件下所述建筑物的辐射吸热量；
所述总散热量计算子模块(1211)，用于根据所述当前气象信息和所述建筑信息，计算出在当前气象条件下所述建筑物向外界散发的总散热量；
所述室内散热量计算子模块(1212)，用于根据所述建筑信息中的用途属性获取所述建筑物内除所述散热器之外的所有设备的室内散热量；
所述供热负荷计算子模块(1213)，用于依据能量守恒定律，根据公式：所述供热负荷+所述辐射吸热量+所述室内散热量＝所述总散热量，计算获取所述供热负荷。
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