CN111396982A - 一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于集中供热的一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统，属于集中供热技术领域，供热系统包括热网首站、热网循环水泵、热网补水泵、热力站、电动调节阀门、物联网流量计、物联网温度仪、物联网压力仪和个热力站；本发明通过负荷预测获得设计工况的供热参数，根据设计工况的供热参数来调节相应的电动调节阀门，获得实际运行工况的供热参数，再通过计算获得热力失调度和水力失调度的实际数值，利用约束函数来辨别供热系统热力和水力的平衡情况，并进行修正调节，从而实现热网运行的动态平衡，提高了供热系统水力调节的可靠性与精准性，具有较高的实际运用价值。

Description

一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统

技术领域

本发明涉及集中供热技术领域，具体涉及一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统。

背景技术

集中供热系统是城市的基础设施之一，也是城市的现代化水平标志之一。集中供热事业在我国快速发展，截止2016年底，我国集中供暖面积约70亿平方米，其中热电联产集中供暖面积约35亿平方米，集中供热系统的高质量发展，直接关系到城市的现代化建设、人民生活水平的提升。确保供热系统人性化、环保、低能运行是人们时刻在关注的问题。目前集中供热系统普遍存在着水力失调和热力失调问题，造成热用户室温高低不一，既影响供热质量，又在一些方面给供热企业带来损失。

随着高污染的分散燃煤供热锅炉的关停，热电联产作为清洁取暖的主要途径之一，不断地被作为替代分散燃煤供热锅炉的重要热源，由此也造成了热电联产集中供热系统的供热管网越来越庞大、越来越复杂，这给供热系统的热力平衡和水力平衡带来的巨大的挑战，以及建筑物的采暖热负荷还随着室外环境参数特别是环境温度参数的变化而动态变化，这些因素势必增加了集中供热系统的热力平衡调节和水力平衡调节的难度。

现有解决集中供热系统水力失调和热力失调的问题，通常采用的方法是加大一次网水系统流量和提高水泵扬程，采用节流孔板、调节阀、动态流量平衡阀等节流元件来调节管路的阻力和流量，使各个管路的实际流量满足设计流量的要求。在实际使用时，由于节流孔板、调节阀、动态流量平衡阀等节流元件经常出现损坏现象，会影响到实际调节和使用，维修费用高。而且采用上述方式在实际使用中，仍然会出现水力失调，水流量分配不均的情况，从而造成部分换热站供热不足、部分供热过剩的情况，同时还会造成大量能源浪费的问题，增加经济成本。为更有效地解决供热系统水力失调和热力失调的问题，现有公开的技术包括：“一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法(申请号201810270082.X)”、“一种等温差变流量的水力平衡调节方法及系统(申请号201510698402.8)”和“一种水力平衡调节系统及调节方法(申请号201811208634.0)”。申请号为201810270082.X的专利申请是通过动态调节控制各供水管路的水流量，来保证各管路末端的热量所需，从而实现管网的水力动态平衡，但是热力平衡不仅与管网水力平衡有关，还与管网的供回水温度有关，该技术在实现管网热力平衡方面还存在一定的弊端。申请号为201510698402.8的专利申请是根据各管路供回水之间压差恒定来控制调节各管路的供热水流量，再以各管路供回水温差或热用户室内温度偏差来判定该管路的供热量是否满足要求，从而实现满足管路供热要求下的管网水力动态平衡，但是集中供热系统管网庞大，每个管路流量调节都会对其他管路的压差产生直接影响，这个技术方法在实际应用中是比较复杂和较难有效实现供热系统的热力平衡。申请号为201811208634.0的专利申请是根据各管路供回水之间压差恒定来控制调节各管路的供热水流量，并根据回水温度来监控调节回水阀门开度，但是同样地，由于每个管路流量调节都会对其他管路的压差产生直接影响，这个技术方法在实际应用中也是比较复杂和较难有效实现供热系统的热力平衡。本发明则通过进行热力耦合水力的平衡调节技术创造，有效克服单一水力调节或单一热力调节存在的调节片面与不准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、性能可靠、用于集中供热的一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，步骤如下：

S1：在采暖期每一天的初始时刻，结合当天气象预报的环境参数和热用户的建筑物热惰性，确定每一天供热系统进行调节的时间间隔为

在避免每天因频繁调节而造成供热管网流动动荡的同时，大大提高了每次调节能满足热用户采暖需求的精准性；

进入S2步骤的调节操作；

S2：在采暖期每一天的ω时刻，结合当天气象预报的环境参数，进行供热系统的热负荷预测，获取当天未来τ时刻的设计工况供热参数，包括：热网首站需要对外供热量Q^h0、一次网供水温度T^h0、一次网供水流量L^h0、一次网回水温度T^g0，以及第m个热力站的所需供热量

一次网侧设计水流量

一次网侧设计进水温度

一次网侧设计出水温度

其中m＝1,2,······,n，τ＞ω；

在采暖期每一天的ω时刻，获得热网水的比热容为C_ω，参照当天未来τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统热网首站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：热网首站的一次网回水温度T^g、一次网回水流量L^g、一次网供水温度T^h、以及一次网供水流量L^h，其中

实际运行工况与设计工况不同的是，由于供热系统存在漏水问题而必须对供热系统进行补水，此时，热网补水的温度为T^b、流量为L^b，其中L^h＝L^g+L^b；

进入S3步骤的调节操作；

S3：在采暖期当天的τ时刻，获得热网水的比热容为C_τ，参照当天τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统每一个热力站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：第m个热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

其中

m＝1,2,······,n，并且

的数值根据第m个热力站到热网首站的距离大小和前一次初调节时第m个热力站的水力失调度来共同确定；

进入S4步骤的调节操作；

S4：计算第m个热力站的热力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(1)：

计算供热系统一次网的平均热力失调度，计算方法为公式(2)：

辨别实际运行工况下供热系统一次网的热力失调度的约束函数，约束函数为公式(3)和公式(4)：

0.9≤K_m≤1.3 m＝1,2,······,n (3)

x≤0.1 (4)

当K_m满足公式(3)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度优秀，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；

当K_m不满足公式(3)而满足公式(4)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度良好；此时，进行如下调节操作：

若某热力站的热力失调度为K_m＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(1)重新计算，直到K_m满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；

若某热力站的热力失调度为K_m＞1.3，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(1)重新计算，直到K_m满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；

当K_m既不满足公式(5)也不满足公式(6)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度较差，此时进入S5步骤的调节操作；

S5：计算第m个热力站的水力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(5)：

计算供热系统一次网的平均水力失调度，计算方法为公式(6)：

辨别实际运行工况下供热系统一次网的水力失调度的约束函数，约束函数为公式(7)和公式(8)：

0.9≤J_m≤1.1 m＝1,2,······,n (7)

y≤0.1 (8)

当J_m满足公式(7)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度优秀；此时，进行如下调节操作：

增加热网首站的一次网供水温度T^h，经过一个δ时间间隔之后，然后进入S4步骤的调节操作；

当J_m不满足公式(7)而满足公式(8)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度良好；此时，进行如下调节操作：

若某热力站的水力失调度为J_m＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(5)重新计算，直到J_m满足公式(7)的要求时，然后进入S4步骤的调节操作；

若某热力站的水力失调度为J_m＞1.1，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(5)重新计算，直到J_m满足公式(7)的要求时，然后进入S4步骤的调节操作；

当J_m既不满足公式(7)也不满足公式(8)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度较差，此时根据本次调节已经获得的J_m值和K_m值，重新从S2步骤开始继续进行本次的调节；

S6：准备进入下一个

时刻，重新从S1步骤开始进行下一次的调节。

进一步的，所述S2步骤中，τ＝ω+δ，δ为供热系统的一次网供水流量为L^h时的热力输送延迟时间，充分考虑供热管网输送所延迟的时间因素，使得每次调节都能在精准时间开展，大大提高了供热系统的调节高效性。

进一步的，所述S2步骤中，热网首站对外供热量Q^h0和第m个热力站所需供热量

的计算公式为：

式中：t_d为采暖期的室内计算温度，t_w为当天未来τ时刻的预测室外环境温度，

为采暖期的室外环境计算温度，Q^w0为室外环境计算温度

条件下热网首站对外供热负荷，

为室外环境计算温度

条件下第m个热力站所需供热负荷。

进一步的，所述S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，供热系统热网首站的一次网供水流量值L^h满足公式

等于当天的λ时刻每一个热力站的热网水旁路中的热网水流量值之和，其中

进一步的，当λ≥0时，

为当天的λ时刻每一个热力站的热网水旁路中热网水流量值之和，当λ＜0时，

为前一天供热系统最后一次调节时每一个热力站的热网水旁路中热网水流量值之和。

进一步的，所述S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，供热系统热网首站的一次网回水温度值T^g根据当天前一个λ时刻实际运行工况的一次网回水温度值和当天τ时刻设计工况的一次网回水温度值来确定，取两者中的较大值，其中λ≥0。

进一步的，所述S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，供热系统热网首站的一次网回水温度值T^g根据前一天供热系统最后一次调节时的实际运行工况的一次网回水温度值和当天τ时刻设计工况的一次网回水温度值来确定，取两者中的较大值，其中λ＜0。

进一步的，所述S2步骤中，根据热网循环水泵进水口的物联网压力仪的数值变化，对供热系统进行补水，同时控制补水流量的大小，从而保证热网循环水泵进水口的压力恒定。

进一步的，所述S3步骤中，在采暖期当天的τ时刻，当

时，需要重新开始S3步骤的调节操作，一直到

时，S3步骤完成，供热系统的调节方法进入S4步骤开始调节操作。

所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法中的供热系统，其特征是，所述供热系统包括热网首站、热网循环水泵、热网补水泵、热力站、电动调节阀门、物联网流量计、物联网温度仪和物联网压力仪，所述热网首站的进水口和出水口分别与一次网回水管和一次网供水管连接，所述热网首站的进水口安装有电动调节阀门和热网循环水泵，所述热网首站的出水口安装有电动调节阀门、物联网温度仪和物联网流量计，所述一次网回水管上安装有物联网流量计和物联网温度仪，所述热网循环水泵的进水口与热网补水管连接，所述热网循环水泵的进水口安装有物联网压力仪，所述热网补水管上沿着水流动方向依次安装有物联网温度仪、物联网流量计、热网补水泵和电动调节阀门，所述热力站的一次网侧进水口和一次网侧出水口分别与热网供水支管和热网回水支管连接，且在热力站的一次网侧设置有热网水旁路，所述热网供水支管上沿着水流动方向依次安装有电动调节阀门、物联网流量计和物联网温度仪，所述热力站的一次网侧进水口安装有电动调节阀门，所述热力站的一次网侧出水口安装有物联网温度仪和电动调节阀门，所述热网水旁路上安装有电动调节阀门和物联网流量计，供热系统包含n个热力站，n≥2，每个热力站均为热用户提供采暖所需的热量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：(1)本发明设计合理，结构简单，性能可靠，创造了用于集中供热的一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统；(2)本发明利用热网水旁路调节进入热力站的一次网水流量，从而避免了因调节热力站供水流量而引起其他热力站供水压差的变化，提高了供热系统水力调节的可靠性；(3)本发明根据供热系统实际运行时的热力失调数据和水力失调数据进行各个热力站一次网侧供热量的精准调节，有效的实现了供热系统的全网平衡，具有较高的实际运用价值。

附图说明

图1是本发明实施例的供热系统结构示意图。

图中：热网首站01、热网循环水泵02、热网回水压力仪03、热网回水温度仪04、热网回水流量计05、热网回水阀门06、热网供水阀门07、热网供水温度仪08、热网供水流量计09、一次网回水管10、一次网供水管11、热网补水管12、热网补水阀门13、热网补水泵14、热网补水流量计15、热网补水温度仪16；第一热力站1、第二热力站2、第三热力站3、第n热力站n、第n热力阀门n01、第n热力流量计n02、第n供水温度仪n03、第n供水阀门n04、第n回水温度仪n05、第n回水阀门n06、第n旁路流量计n07、第n旁路阀门n08、第n热网供水支管n09、第n热网回水支管n10、第n热网水旁路n11。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1，该实施例涉及用于集中供热的一种热力耦合水力的热网平衡调节方法及供热系统，供热系统包括热网首站01、热网循环水泵02、热网回水压力仪03、热网回水温度仪04、热网回水流量计05、热网回水阀门06、热网供水阀门07、热网供水温度仪08、热网供水流量计09、一次网回水管10、一次网供水管11、热网补水管12、热网补水阀门13、热网补水泵14、热网补水流量计15和热网补水温度仪16，热网首站01的进水口和出水口分别与一次网回水管10和一次网供水管11连接，热网首站01的进水口安装有热网回水阀门06和热网循环水泵02，热网首站01的出水口安装有热网供水阀门07、热网供水温度仪08和热网供水流量计09，一次网回水管10上安装有热网回水流量计05和热网回水温度仪04，热网循环水泵02的进水口与热网补水管12连接，热网循环水泵02的进水口安装有热网回水压力仪03，热网补水管12上沿着水流动方向依次安装有热网补水温度仪16、热网补水流量计15、热网补水泵14和热网补水阀门13，供热系统还包括n个热力站，如图1所示，第一热力站1、第二热力站2、第三热力站3······第n热力站n，n≥2，每个热力站均为热用户提供采暖所需的热量，第n热力站n的一次网侧进水口和一次网侧出水口分别与第n热网供水支管n09和第n热网回水支管n10连接，且在第n热力站n的一次网侧设置有第n热网水旁路n11，第n热网供水支管n09上沿着水流动方向依次安装有第n热力阀门n01、第n热力流量计n02和第n供水温度仪n03，第n热力站n的一次网侧进水口安装有第n供水阀门n04，第n热力站n的一次网侧出水口安装有第n回水温度仪n05和第n回水阀门n06，第n热网水旁路n11上安装有第n旁路阀门n08和第n旁路流量计n07。

在本实施例中，供热系统中的所有阀门均为电动调节阀门，所有流量计均为物联网流量计，所有温度仪均为物联网温度仪，所有压力仪均为物联网压力仪。

在本实施例中，调节方法如下：

S1：在采暖期每一天的初始时刻，结合当天气象预报的环境参数和热用户的建筑物热惰性，确定每一天供热系统进行调节的时间间隔为

进入S2步骤的调节操作。

S2：在采暖期每一天的ω时刻，结合当天气象预报的环境参数，进行供热系统的热负荷预测，获取当天未来τ时刻的设计工况供热参数，包括：热网首站01需要对外供热量Q^h0、一次网供水温度T^h0、一次网供水流量L^h0、一次网回水温度T^g0，以及第m个热力站的所需供热量

一次网侧设计水流量

一次网侧设计进水温度

一次网侧设计出水温度

其中m＝1,2,······,n，τ＞ω；

在采暖期每一天的ω时刻，获得热网水的比热容为C_ω，参照当天未来τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统热网首站01的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：热网首站01的一次网回水温度T^g、一次网回水流量L^g、一次网供水温度T^h、一次网供水流量L^h，其中

实际运行工况与设计工况不同的是，由于供热系统存在漏水问题而必须对供热系统进行补水，此时，热网补水的温度为T^b和流量为L^b，其中L^h＝L^g+L^b；

进入S3步骤的调节操作。

S3：在采暖期当天的τ时刻，获得热网水的比热容为C_τ，参照当天τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统每一个热力站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：第m个热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

热网水旁路中的热网水流量

其中

m＝1,2,······,n；

进入S4步骤的调节操作。

S4：计算第m个热力站的热力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(1)：

计算供热系统一次网的平均热力失调度，计算方法为公式(2)：

辨别实际运行工况下供热系统一次网的热力失调度的约束函数，约束函数为公式(3)和公式(4)：

0.9≤K_m≤1.3 m＝1,2,······,n (3)

x≤0.1 (4)

当K_m满足公式(3)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度优秀，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作。

当K_m不满足公式(3)而满足公式(4)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度良好；此时，进行如下调节操作：

若某热力站的热力失调度为K_m＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(1)重新计算，直到K_m满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作。

若某热力站的热力失调度为K_m＞1.3，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(1)重新计算，直到K_m满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作。

当K_m既不满足公式(5)也不满足公式(6)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度较差，此时进入S5步骤的调节操作。

S5：计算第m个热力站的水力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(5)：

计算供热系统一次网的平均水力失调度，计算方法为公式(6)：

辨别实际运行工况下供热系统一次网的水力失调度的约束函数，约束函数为公式(7)和公式(8)：

0.9≤J_m≤1.1 m＝1,2,······,n (7)

y≤0.1 (8)

当J_m满足公式(7)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度优秀；此时，进行如下调节操作：

增加热网首站01的一次网供水温度T^h，经过一个δ时间间隔之后，然后进入S4步骤的调节操作。

当J_m不满足公式(7)而满足公式(8)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度良好；此时，进行如下调节操作：

若某热力站的水力失调度为J_m＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(5)重新计算，直到J_m满足公式(7)的要求时，然后进入S4步骤的调节操作。

若某热力站的水力失调度为J_m＞1.1，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(5)重新计算，直到J_m满足公式(7)的要求时，然后进入S4步骤的调节操作。

当J_m既不满足公式(7)也不满足公式(8)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度较差，此时根据本次调节已经获得的J_m值和K_m值，重新从S2步骤开始继续进行本次的调节。

S6：准备进入下一个

时刻，重新从S1步骤开始进行下一次的调节。

在本实施例具体调节方法的S2步骤中，τ＝ω+δ，δ为供热系统的一次网供水流量为L^h时的热力输送延迟时间。

在本实施例具体调节方法的S2步骤中，热网首站01对外供热量Q^h0和第m个热力站所需供热量

的计算公式为：

式中：t_d为采暖期的室内计算温度，t_w为当天未来τ时刻的预测室外环境温度，

为采暖期的室外环境计算温度，Q^w0为室外环境计算温度

条件下热网首站01对外供热负荷，

为室外环境计算温度

条件下第m个热力站所需供热负荷。

在本实施例具体调节方法的S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，供热系统热网首站01的一次网供水流量值L^h满足公式

其中

等于当天的λ时刻每一个热力站的热网水旁路中的热网水流量值之和，其中

当λ≥0时，

为当天的λ时刻每一个热力站的热网水旁路中热网水流量值之和，当λ＜0时，

为前一天供热系统最后一次调节时每一个热力站的热网水旁路中热网水流量值之和。

在本实施例具体调节方法的S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，当λ≥0时，供热系统热网首站01的一次网回水温度值T^g根据当天前一个λ时刻实际运行工况的一次网回水温度值和当天τ时刻设计工况的一次网回水温度值来确定，取两者中的较大值；当λ＜0时，供热系统热网首站01的一次网回水温度值T^g根据前一天供热系统最后一次调节时的实际运行工况的一次网回水温度值和当天τ时刻设计工况的一次网回水温度值来确定，取两者中的较大值。

在本实施例具体调节方法的S2步骤中，根据热网循环水泵02进水口的物联网压力仪的数值变化，对供热系统进行补水，同时控制补水流量的大小，从而保证热网循环水泵02进水口的压力恒定。

在本实施例具体调节方法的S3步骤中，在采暖期当天的τ时刻，当

时，需要重新开始S3步骤的调节操作，一直到

时，S3步骤完成，供热系统的调节方法进入S4步骤开始调节操作。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，步骤如下：

S1：在采暖期每一天的初始时刻，结合当天气象预报的环境参数和热用户的建筑物热惰性，确定每一天供热系统进行调节的时间间隔为

进入S2步骤的调节操作；

S2：在采暖期每一天的ω时刻，结合当天气象预报的环境参数，进行供热系统的热负荷预测，获取当天未来τ时刻的设计工况供热参数，包括：热网首站需要对外供热量Q^h0、一次网供水温度T^h0、一次网供水流量L^h0、一次网回水温度T^g0，以及第m个热力站的所需供热量

一次网侧设计水流量

一次网侧设计进水温度

一次网侧设计出水温度

其中m＝1,2,······,n，τ＞ω；

在采暖期每一天的ω时刻，获得热网水的比热容为C_ω，参照当天未来τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统热网首站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：热网首站的一次网回水温度T^g、一次网回水流量L^g、一次网供水温度T^h、以及一次网供水流量L^h，其中

实际运行工况与设计工况不同的是，由于供热系统存在漏水问题而必须对供热系统进行补水，此时，热网补水的温度为T^b、流量为L^b，其中L^h＝L^g+L^b；

进入S3步骤的调节操作；

S3：在采暖期当天的τ时刻，获得热网水的比热容为C_τ，参照当天τ时刻的设计工况参数，通过调节供热系统每一个热力站的电动调节阀门，利用物联网流量计和物联网温度仪，获取实际运行工况供热参数，包括：第m个热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

其中

进入S4步骤的调节操作；

S4：计算第m个热力站的热力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(1)：

计算供热系统一次网的平均热力失调度，计算方法为公式(2)：

辨别实际运行工况下供热系统一次网的热力失调度的约束函数，约束函数为公式(3)和公式(4)：

0.9≤K_m≤1.3 m＝1,2,······,n (3)

x≤0.1 (4)

当K_m满足公式(3)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度优秀，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；

当K_m不满足公式(3)而满足公式(4)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度良好；此时，进行如下调节操作：

若某热力站的热力失调度为K_m＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(1)重新计算，直到K_m满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；

若某热力站的热力失调度为K_m＞1.3，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(1)重新计算，直到K_m满足公式(3)的要求时，此次的调节结束，然后进入S6步骤的调节操作；

当K_m既不满足公式(5)也不满足公式(6)的要求时，供热系统一次网的整体热力失调度较差，此时进入S5步骤的调节操作；

S5：计算第m个热力站的水力失调度，其中m＝1,2,······,n，计算方法为公式(5)：

计算供热系统一次网的平均水力失调度，计算方法为公式(6)：

辨别实际运行工况下供热系统一次网的水力失调度的约束函数，约束函数为公式(7)和公式(8)：

0.9≤J_m≤1.1 m＝1,2,······,n (7)

y≤0.1 (8)

当J_m满足公式(7)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度优秀；此时，进行如下调节操作：

增加热网首站的一次网供水温度T^h，经过一个δ时间间隔之后，然后进入S4步骤的调节操作；

当J_m不满足公式(7)而满足公式(8)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度良好；此时，进行如下调节操作：

若某热力站的水力失调度为J_m＜0.9，m＝1,2,······,n，减小该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和增加该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(5)重新计算，直到J_m满足公式(7)的要求时，然后进入S4步骤的调节操作；

若某热力站的水力失调度为J_m＞1.1，m＝1,2,······,n，增加该热力站的热网水旁路上电动调节阀门的开度和减小该热力站的一次网侧进水口的电动调节阀门的开度，并利用物联网流量计和物联网温度仪，重新获取该热力站一次网侧的出口水温度

热网供水支管中的供水温度

和流量

以及热网水旁路中的热网水流量

并根据公式(5)重新计算，直到J_m满足公式(7)的要求时，然后进入S4步骤的调节操作；

当J_m既不满足公式(7)也不满足公式(8)的要求时，供热系统一次网的整体水力失调度较差，此时根据本次调节已经获得的J_m值和K_m值，重新从S2步骤开始继续进行本次的调节；

S6：准备进入下一个

时刻，重新从S1步骤开始进行下一次的调节。

2.根据权利要求1所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，所述S2步骤中，τ＝ω+δ，δ为供热系统的一次网供水流量为L^h时的热力输送延迟时间。

3.根据权利要求1所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，所述S2步骤中，热网首站对外供热量Q^h0和第m个热力站所需供热量

的计算公式为：

式中：t_d为采暖期的室内计算温度，t_w为当天未来τ时刻的预测室外环境温度，

为采暖期的室外环境计算温度，Q^w0为室外环境计算温度

条件下热网首站对外供热负荷，

为室外环境计算温度

条件下第m个热力站所需供热负荷。

4.根据权利要求1所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，所述S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，供热系统热网首站的一次网供水流量值L^h满足公式

等于当天的λ时刻每一个热力站的热网水旁路中的热网水流量值之和，其中

5.根据权利要求4所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，当λ≥0时，

为当天的λ时刻每一个热力站的热网水旁路中热网水流量值之和，当λ＜0时，

为前一天供热系统最后一次调节时每一个热力站的热网水旁路中热网水流量值之和。

6.根据权利要求1所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，所述S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，供热系统热网首站的一次网回水温度值T^g根据当天前一个λ时刻实际运行工况的一次网回水温度值和当天τ时刻设计工况的一次网回水温度值来确定，取两者中的较大值，其中λ≥0。

7.根据权利要求1所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，所述S2步骤中，在采暖期每一天的ω时刻，供热系统热网首站的一次网回水温度值T^g根据前一天供热系统最后一次调节时的实际运行工况的一次网回水温度值和当天τ时刻设计工况的一次网回水温度值来确定，取两者中的较大值，其中λ＜0。

8.根据权利要求1所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，所述S2步骤中，根据热网循环水泵进水口的物联网压力仪的数值变化，对供热系统进行补水，同时控制补水流量的大小，从而保证热网循环水泵进水口的压力恒定。

9.根据权利要求1所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法，其特征是，所述S3步骤中，在采暖期当天的τ时刻，当

时，需要重新开始S3步骤的调节操作，一直到

时，S3步骤完成，供热系统的调节方法进入S4步骤开始调节操作。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的热力耦合水力的热网平衡调节方法中的供热系统，其特征是，所述供热系统包括热网首站、热网循环水泵、热网补水泵、热力站、电动调节阀门、物联网流量计、物联网温度仪和物联网压力仪，所述热网首站的进水口和出水口分别与一次网回水管和一次网供水管连接，所述热网首站的进水口安装有电动调节阀门和热网循环水泵，所述热网首站的出水口安装有电动调节阀门、物联网温度仪和物联网流量计，所述一次网回水管上安装有物联网流量计和物联网温度仪，所述热网循环水泵的进水口与热网补水管连接，所述热网循环水泵的进水口安装有物联网压力仪，所述热网补水管上沿着水流动方向依次安装有物联网温度仪、物联网流量计、热网补水泵和电动调节阀门，所述热力站的一次网侧进水口和一次网侧出水口分别与热网供水支管和热网回水支管连接，且在热力站的一次网侧设置有热网水旁路，所述热网供水支管上沿着水流动方向依次安装有电动调节阀门、物联网流量计和物联网温度仪，所述热力站的一次网侧进水口安装有电动调节阀门，所述热力站的一次网侧出水口安装有物联网温度仪和电动调节阀门，所述热网水旁路上安装有电动调节阀门和物联网流量计，供热系统包含n个热力站，n≥2，每个热力站均为热用户提供采暖所需的热量。

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