CN115289529B - 一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，应用神经网络对住宅内人员活动时间占比数据进行学习与实时预测；通过计算围护结构、冷风渗透以及冷风入侵耗热量建立住宅需求热负荷计算模型，得到热用户的需求热负荷，根据热用户的需求热负荷计算热用户的需求流量以及所有热用户的需求流量总和；计算供热网络各个管段的压力降以及阻力特性系数；由供热网络阻力特性系数串、并连计算法则推导计算得热用户所在管段分配流量进而计算热用户所在管段的水力失调度；由所有热用户的水力失调度得到阀门开度控制表达式，应用遗传算法进行开度控制式最小化求解，得到阀门开度序列，实现供热系统的水力平衡调节。

Description

一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法

技术领域

本发明属于供热系统水力平衡调节技术领域，涉及一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法。

背景技术

我国北方城市冬季供热期采暖供热主要来自于热电联产和各类燃煤、燃气锅炉生产的热力，其中煤炭在消耗能源中的比重高达70％～80％。其巨量的煤炭消费带来了严重的二氧化碳排放问题，因此，“双碳政策”对于传统供热系统的供热节能减排工作提出了新的要求。供热系统中一次网热损失在5～8％之间，而换热站及二次网的热损失在7％～15％之间，二次网的热损失较大，其主要原因为管网及用户的水力失衡带来的供热不均衡现象，因此准确高效的供热系统水力平衡调节问题是亟待解决的问题。

目前，我国北方集中供热系统的水力平衡调节主要根据管网初始设计进行初调节后，应用自动平衡阀根据阀门两侧压差进行调节。在运行状况发生改变时，部分二次管网系统会采取人工调节阀门开度的方式进行管网水力平衡调节。如果考虑到供暖运行期天气等环境因素以及人员流动等的影响，供暖系统用户的热负荷将处于随时间变化的状态，此时二次网关的水力工况也是动态变化的。如果可以通过信息传输，并进行实时算法优化进行阀门自动调控，不仅可以实现管网水力平衡的快速调节，而且可以根据热用户的个性热需求进行二次网流量的重新分配与流量更新后得水力平衡调节。从而实现供热系统热量的高效利用，降低供热系统的热量需求减少二氧化碳排放。

中国专利CN114135915A提出一种能够改善供热管网末端用户水力失衡的调节系统，该专利主要根据二次管网传递的流量数值经由控制单元计算当前系统需要的与实际流量之间的偏差，针对进入换热器的供水流量进行调节，从而保证系统末端的水力平衡，实现供热的均衡。但上述技术方案在进行供热管网的水力平衡调节时，忽略了供热系统的工况变化以及用户的需求，水力平衡的优化算法较为简单，无法实现实时的管控调控。

专利CN108916986B提出一种信息物理融合的二级管网变流量水力平衡调控方法及系统，实现需求工况下的仿真计算与水力平衡调控策略的制定。该专利基于管网与气温数据根据用户所需流量进行需求流量与阻力特性计算实现在线式调控策略决定与操作。但该方法缺乏对于历史大量数据驱动的分析处理，其忽略了用户之间由于工况变化而引起的热用户之间的流量分配影响，无法实现用户实时的需求输入与水力平衡调控。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，以供热系统为研究对象，首先核算了居民住宅需求热负荷，在此基础上得出居民住宅需求流量；通过供热管道以及阀门的阻力特性计算，进行供热网络的阻力特性计算以及流量分配；采用遗传算法对于阀门开度控制表达式进行最小化求解，得到其阀门开度大小。

本发明提供一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，包括：

步骤1：建立神经网络模型，将时间作为神经网络模型的输入，将历史采集的住宅内人员活动时间占比作为神经网络模型的输出对神经网络进行训练，通过训练好的神经网络模型对住宅内人员活动时间占比进行实时预测；

步骤2：基于围护结构的耗热量、冷风渗透耗热量以及冷风入侵耗热量建立住宅热负荷计算模型，计算热用户的需求热负荷；

步骤3：根据热用户的需求热负荷计算热用户的需求流量，并计算所有热用户的需求流量总和；

步骤4：计算供热系统的各个管段的整体阻力损失，即管段的压力降；

步骤5：计算供热系统的各个管段的阻力特性系数；

步骤6：根据各个管段的阻力特性系数和各管段的阀门阻力特性系数，计算该管段的总阻力特性系数；

步骤7：根据压力降与流量、总阻力特性系数的关系构建节点压降方程，推导获得热用户所在管段的流量比，进而计算获得热用户的分配流量和需求流量的比值，即热用户所在管段的水力失调度；

步骤8：将所有热用户所在管段的水力失调度求和后构成开度控制表达式，求解开度控制表达式取最小值时各管段的阀门阻力特性系数，根据阀门开度和阀门阻力特性系数的对应关系，获得各管段的阀门开度作为最终的控制决策。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤1具体为：

步骤1.1：获取供热地区的住宅内人员活动时间占比的历史数据，对历史数据进行数据清洗与整理，去除无效的数据，同时将缺失数据进行弥补；

步骤1.2：建立不同时间尺度下，住宅内人员活动时间占比对应时间的数据集；

步骤1.3：建立神经网络模型，以住宅内人员活动时间占比作为输出数据，时间作为输入数据对神经网络模型进行训练；

步骤1.4：通过训练好的神经网络模型，对住宅内人员活动时间占比进行实时预测，获得住宅内人员活动时间占比的预测值。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤2具体为：

步骤2.1：根据下式计算住宅的围护结构耗热量：

Q₁＝(1+β_g)∑a×K_i×F_i×(t_n-t'_w)×(1+β_ch+β_f)

其中，Q₁为房屋围护结构耗热量，单位W；β_g为房高附加率，查表获得；a为温差修正系数，查表获得；K_i为第i种围护结构的传热系数，查表获得；F_i为第i种围护结构的散热面积；t_n为冬季室内计算温度；t'_w为室外温度；β_ch为朝向修正率，查表获得；β_f为风力附加率，根据风力大小查表获得；

步骤2.2：根据下式计算冷风渗透耗热量：

其中，Q₂为冷风渗透耗热量，单位W；为住宅的总渗风量，m³/h；ρ_w为室外温度下的干空气密度，kg/m³；c_p为冷空气的比定压热容；

经门窗缝隙渗入住宅内的空气量的计算方法按照空气流动特性，根据单位长度的理论渗风量进行计算，其计算公式如下：

其中，L₀为单位长度的理论渗风量，m³/(h·m)；l为门、窗缝隙总长度，单位m；m为渗风压差的综合修正系数；b为与门、窗气密性有关的实验指数，b＝1.5～1.28；

步骤2.3：根据下式计算冷风侵入耗热量：

Q₃＝N×Q'_1,j,m

其中，Q₃为冷风侵入耗热量；N为外门的冷风侵入附加率，查表可得；Q'_1,j,m为外门的基本耗热量，查表获得；

步骤2.4：根据下式计算热用户的需求热负荷：

Q_f＝Q₁+Q₂+Q₃

其中，Q_f为热用户的需求热负荷。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤3具体为：

步骤3.1：供热系统为热媒为水的全水供热系统，根据下式计算热用户的需求流量：

其中，G_i为第i个热用户的需求流量，单位t/h；x为步骤1获得的住宅内人员活动时间占比的预测值；Q_f为热用户的需求热负荷，W；c为水的质量比热，kJ/(kg·℃)，取4.187kJ/(kg·℃)；t₁为热用户的热网供水温度，℃；t₂为热用户的热网回水温度，℃；

步骤3.2：根据下式计算所有热用户的需求流量总和：

其中，G_Z所有热用户的需求流量总和，n为热用户的数量。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤4具体为：

步骤4.1：根据下式计算比摩阻：

其中，R为管段的比摩阻，单位Pa/m；G_t为管段中水的质量流量，单位m³/h；K为管壁的当量绝对粗糙度，对热水网络取0.5mm；d为管段内径，单位m；ρ为热水的密度，单位kg/m³；

步骤4.2：根据下式计算管段的沿程阻力损失ΔP^y：

ΔP^y＝R×L

其中，L为某个管段长度；

步骤4.3：根据下式计算管段的当量长度：

其中，l_d为某管段的局部阻力当量长度，ξ为某管段的阻力系数，查表获得，λ为摩擦阻力系数；

步骤4.4：根据下式计算管段的局部阻力损失：

ΔP^j＝R×l_d

步骤4.5：根据下式计算管段的整体阻力损失：

ΔP_i＝ΔP^y+ΔP^j

其中，ΔP_i为第i个热用户所在管段的整体阻力损失，即管段的压力降，单位Pa。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤5包括：

步骤5.1：确定了热用户的需求流量，即热用户所在管段流量之后，根据水在供热管网中的水力特性，管网中流体在各管段的压力降与管段流量的关系计算式如下：

其中，ΔP为某管段的整体阻力损失，即管段的压力降，单位Pa；G_t管段中水的质量流量，单位m³/h；S_g为所计算管段的阻力特性系数，代表每通过1m³/h的水时，管段的压降，单位Pa/(m³/h)²；

步骤5.2：根据步骤5.1中公式推导出管段的阻力特性系数公式如下：

其中，K为所计算管段的管壁的当量绝对粗糙度；d为所计算管段的内径，单位m；L为所计算管段的长度，m；l_d为所计算管段的局部阻力当量长度，m。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤6中根据下式计算管段的总阻力特性系数：

S_i＝S_gi+S_fi

其中，S_i为第i个热用户所在管段的总阻力特性系数，S_gi为第i个热用户所在管段的阻力特性系数，S_fi第i个热用户所在管段的阀门阻力特性系数。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤7具体为：

步骤7.1：节点压降方程如下式所示：

ΔP_i＝S_{i_n}×(G_z-G'_{i_n})²

其中，S_i为第i个热用户所在管段的总阻力特性系数；G_i'为第i个热用户的分配流量，t/h；S_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户之间的管段的总阻力特性系数；G_z为所有热用户的需求流量总和，单位t/h；G'_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户的计算流量；

步骤7.2：根据节点压降方程依次递推计算热用户所在管段的流量比，进而计算热用户的分配流量：

其中，S_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户之间的热网总阻抗，S'_{i_n}为第i个热用户之后的热网总阻抗；

热网总阻抗通过热网中各管段的总阻力特性系数通过串、并联计算获得，多个管段经串联获得的热网总阻抗的计算公式如下：

S_串＝S₁+S₂+…+S_n

多个管段经串联获得的热网总阻抗的计算公式如下：

步骤7.3：计算获得热用户的分配流量后，根据下式计算各热用户所在管段的水力失调度：

其中，G'_i为第i个热用户的分配流量，单位t/h；G_i为i个热用户的需求流量，单位t/h。

在本发明的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法中，所述步骤8具体为：

步骤8.1：开度控制表达式为：

步骤8.2：采用遗传算法求解开度控制表达式取最小值时各管段的阀门阻力特性系数，根据阀门开度和阀门阻力特性系数的对应关系，获得各管段的阀门开度作为最终的控制决策。

本发明的一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，至少具有以下有益效果：

1、本发明建立了居民住宅热负荷计算模型和热用户的需求流量的计算模型，即供热系统管网水力、热力耦合模型。与现有技术相比，该技术节省了调节水力平衡的人力投入，同时提高了供热系统调节的准确度。

2、应用神经网络对于人员活动时间进行预测，使得居民需求热负荷的计更加精细，有可信度。

3、本发明方法解决了传统管网水力调控进行初始流量调节后对于动态工况无法进行实时调节的弊端，从水力失调度最小的角度通过阀门开度的调整调节管网的水力平衡。

附图说明

图1是本发明的一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，包括：

步骤1：建立神经网络模型，将时间作为神经网络模型的输入，将历史采集的住宅内人员活动时间占比作为神经网络模型的输出对神经网络进行训练，通过训练好的神经网络模型对住宅内人员活动时间占比进行实时预测，所述步骤1具体为：

步骤1.1：获取供热地区的住宅内人员活动时间占比的历史数据，对历史数据进行数据清洗与整理，去除无效的数据，同时将缺失数据进行弥补；

步骤1.2：建立不同时间尺度下，住宅内人员活动时间占比对应时间的数据集；

步骤1.3：建立神经网络模型，以住宅内人员活动时间占比作为输出数据，时间作为输入数据对神经网络模型进行训练；

步骤1.4：通过训练好的神经网络模型，对住宅内人员活动时间占比进行实时预测，获得住宅内人员活动时间占比的预测值。

步骤2：建立居民住宅热负荷计算模型。本发明采用基于住户房间热平衡的热负荷计算方法，该方法相较于概算法更为精确。基于围护结构的耗热量、冷风渗透耗热量以及冷风入侵耗热量多项加和得到热用户的需求热负荷，所述步骤2具体为：

步骤2.1：计算住宅的围护结构耗热量：

围护结构的耗热量，即为住宅围护结构与室外环境进行热量交换所引起的耗热量，包括，外围护物与室外空气的温差传热、通过窗户的太阳辐射热、围护物外表面吸收太阳辐射后传入的热量以及内围护物的温差传热等。其计算公式如下：

Q₁＝(1+β_g)∑a×K_i×F_i×(t_n-t'_w)×(1+β_ch+β_f)

其中，Q₁为房屋围护结构耗热量，单位W；β_g为房高附加率，房高附加率是考虑室内空气温度的垂直温度梯度的影响而对基本耗热量进行修正的修正系数，查表获得；a为温差修正系数，查表获得；K_i为第i种围护结构的传热系数，查表获得；F_i为第i种围护结构的散热面积；t_n为冬季室内计算温度；t'_w为室外温度；β_ch为朝向修正率，查表获得；β_f为风力附加率，根据风力大小查表获得；

步骤2.2：计算冷风渗透耗热量：

经由门传缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，其又称冷风渗透耗热量，是室外空通过关闭着的门、窗缝隙，在风压与热压的作用下进入室内又排向室外时所带走的热量。其计算公式如下：

其中，Q₂为冷风渗透耗热量，单位W；为住宅的总渗风量，m³/h；ρ_w为室外温度下的干空气密度，kg/m³；c_p为冷空气的比定压热容；

经门窗缝隙渗入住宅内的空气量的计算方法按照空气流动特性，根据单位长度的理论渗风量进行计算，其计算公式如下：

其中，L₀为单位长度的理论渗风量，m³/(h·m)；l为门、窗缝隙总长度，单位m；m为渗风压差的综合修正系数；b为与门、窗气密性有关的实验指数，b＝1.5～1.28；

步骤2.3：计算冷风侵入耗热量：

冷风侵入耗热量为外门开启时进入室内的冷风在室内进行热交换后流出房间带走的热量。目前对民用建筑短时间开启的外门，其冷风侵入耗热量，一般采用基本耗热量附加修正率的方法进行计算，其计算公式如下：

Q₃＝N×Q'_1,j,m

其中，Q₃为冷风侵入耗热量；N为外门的冷风侵入附加率，查表可得；Q'_1,j,m为外门的基本耗热量，查表获得；

步骤2.4：根据下式计算热用户的需求热负荷：

Q_f＝Q₁+Q₂+Q₃

其中，Q_f为热用户的需求热负荷。

步骤3：根据热用户的需求热负荷计算热用户的需求流量，并计算所有热用户的需求流量总和，所述步骤3具体为：

步骤3.1：在确定了热用户的需求热负荷后，应根据需求热负荷进行供热管网流量分配，供热系统为热媒为水的全水供热系统，根据下式计算热用户的需求流量：

其中，G_i为第i个热用户的需求流量，单位t/h；x为步骤1获得的住宅内人员活动时间占比的预测值；Q_f为热用户的需求热负荷，W；c为水的质量比热，kJ/(kg·℃)，取4.187kJ/(kg·℃)；t₁为热用户的热网供水温度，℃；t₂为热用户的热网回水温度，℃；

步骤3.2：根据下式计算所有热用户的需求流量总和：

其中，G_Z所有热用户的需求流量总和，n为热用户的数量。

步骤4：计算供热系统的各个管段的整体阻力损失，即管段的压力降。

具体实施时，供热管路的水力计算主要集中于管段压力损失。当流体沿管道流动时，流体分子之间的摩擦作用以及流体分子与管壁之间的摩擦作用会损失能量，这部分损失的能量即为沿程阻力损失。当流体流入管段中一些附件时，流体速度或流动方向会发生改变，与附件内壁产生撞击，或流体内部产生漩涡，也会损失能量，这部分损失的能量即为局部阻力损失。全水供热系统中，管段的能量损失是沿程阻力损失与局部阻力损失之和。所述步骤4具体为：

步骤4.1：根据下式计算比摩阻：

其中，R为管段的比摩阻，单位Pa/m；G_t为管段中水的质量流量，单位m³/h；K为管壁的当量绝对粗糙度，对热水网络取0.5mm；d为管段内径，单位m；ρ为热水的密度，单位kg/m³；

步骤4.2：根据下式计算管段的沿程阻力损失ΔP^y：

ΔP^y＝R×L

其中，L为某个管段长度；

步骤4.3：根据下式计算管段的当量长度：

其中，l_d为某管段的局部阻力当量长度，ξ为某管段的阻力系数，查表获得，λ为摩擦阻力系数；

步骤4.4：根据下式计算管段的局部阻力损失：

ΔP^j＝R×l_d

步骤4.5：根据下式计算管段的整体阻力损失：

ΔP_i＝ΔP^y+ΔP^j

其中，ΔP_i为第i个热用户所在管段的整体阻力损失，即管段的压力降，单位Pa。

步骤5：计算供热系统的各个管段的阻力特性系数，所述步骤5包括：

步骤5.1：确定了热用户的需求流量，即热用户所在管段流量之后，根据水在供热管网中的水力特性，水的流动大多处于阻力平方区，管网中流体在各管段的压力降与管段流量的关系计算式如下：

其中，ΔP为某管段的整体阻力损失，即管段的压力降，单位Pa；G_t管段中水的质量流量，单位m³/h；S_g为所计算管段的阻力特性系数，代表每通过1m³/h的水时，管段的压降，单位Pa/(m³/h)²；

步骤5.2：根据步骤5.1中公式推导出管段的阻力特性系数公式如下：

其中，K为所计算管段的管壁的当量绝对粗糙度；d为所计算管段的内径，单位m；L为所计算管段的长度，m；l_d为所计算管段的局部阻力当量长度，m。

步骤6：根据各个管段的阻力特性系数和各管段的阀门阻力特性系数，计算该管段的总阻力特性系数；

具体实施时，根据下式计算管段的总阻力特性系数：

S_i＝S_gi+S_fi

其中，S_i为第i个热用户所在管段的总阻力特性系数，S_gi为第i个热用户所在管段的阻力特性系数，S_fi第i个热用户所在管段的阀门阻力特性系数。

步骤7：根据压力降与流量、总阻力特性系数的关系构建节点压降方程，推导获得热用户所在管段的流量比，进而计算获得热用户的分配流量和需求流量的比值，即热用户所在管段的水力失调度，所述步骤7具体为：

步骤7.1：节点压降方程如下式所示：

ΔP_i＝S_{i_n}×(G_z-G'_{i_n})²

其中，S_i为第i个热用户所在管段的总阻力特性系数；G'_i为第i个热用户的分配流量，t/h；S_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户之间的管段的总阻力特性系数；G_z为所有热用户的需求流量总和，单位t/h；G'_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户的计算流量；

步骤7.2：根据节点压降方程依次递推计算热用户所在管段的流量比，进而计算热用户的分配流量：

其中，S_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户之间的热网总阻抗，S'_{i_n}为第i个热用户之后的热网总阻抗；

热网总阻抗通过热网中各管段的总阻力特性系数通过串、并联计算获得，多个管段经串联获得的热网总阻抗的计算公式如下：

S_串＝S₁+S₂+…+S_n

多个管段经串联获得的热网总阻抗的计算公式如下：

步骤7.3：计算获得热用户的分配流量后，根据下式计算各热用户所在管段的水力失调度：

其中，G'_i为第i个热用户的分配流量，单位t/h；G_i为i个热用户的需求流量，单位t/h。

步骤8：将所有热用户所在管段的水力失调度求和后构成开度控制表达式，求解开度控制表达式取最小值时各管段的阀门阻力特性系数，根据阀门开度和阀门阻力特性系数的对应关系，获得各管段的阀门开度作为最终的控制决策，所述步骤8具体为：

步骤8.1：开度控制表达式为：

步骤8.2：采用遗传算法求解开度控制表达式取最小值时各管段的阀门阻力特性系数，根据阀门开度和阀门阻力特性系数的对应关系，获得各管段的阀门开度作为最终的控制决策。

具体实施时，每隔一小时将输入的动态结果进行前端控制端口反馈，同时调节所有阀门开度，实现供热管网按需求流量的水力平衡。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，其特征在于，包括：

步骤1：建立神经网络模型，将时间作为神经网络模型的输入，将历史采集的住宅内人员活动时间占比作为神经网络模型的输出对神经网络进行训练，通过训练好的神经网络模型对住宅内人员活动时间占比进行实时预测；

步骤2：基于围护结构的耗热量、冷风渗透耗热量以及冷风入侵耗热量建立住宅热负荷计算模型，计算热用户的需求热负荷；

步骤3：根据热用户的需求热负荷计算热用户的需求流量，并计算所有热用户的需求流量总和；

步骤4：计算供热系统的各个管段的整体阻力损失，即管段的压力降；

步骤5：计算供热系统的各个管段的阻力特性系数；

步骤6：根据各个管段的阻力特性系数和各管段的阀门阻力特性系数，计算该管段的总阻力特性系数；

步骤7：根据压力降与流量、总阻力特性系数的关系构建节点压降方程，推导获得热用户所在管段的流量比，进而计算获得热用户的分配流量和需求流量的比值，即热用户所在管段的水力失调度；

步骤8：将所有热用户所在管段的水力失调度求和后构成开度控制表达式，求解开度控制表达式取最小值时各管段的阀门阻力特性系数，根据阀门开度和阀门阻力特性系数的对应关系，获得各管段的阀门开度作为最终的控制决策；

所述步骤3具体为：

步骤3.1：供热系统为热媒为水的全水供热系统，根据下式计算热用户的需求流量：

其中，G_i为第i个热用户的需求流量，单位t/h；x为步骤1获得的住宅内人员活动时间占比的预测值；Q_f为热用户的需求热负荷，W；c为水的质量比热，kJ/(kg·℃)，取4.187kJ/(kg·℃)；t₁为热用户的热网供水温度，℃；t₂为热用户的热网回水温度，℃；

步骤3.2：根据下式计算所有热用户的需求流量总和：

其中，G_Z所有热用户的需求流量总和，n为热用户的数量；

所述步骤7具体为：

步骤7.1：节点压降方程如下式所示：

ΔP_i＝S_{i_n}×(G_z-G′_{i_n})²

其中，S_i为第i个热用户所在管段的总阻力特性系数；G′_i为第i个热用户的分配流量，t/h；S_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户之间的管段的总阻力特性系数；G_z为所有热用户的需求流量总和，单位t/h；G′_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户的计算流量；

步骤7.2：根据节点压降方程依次递推计算热用户所在管段的流量比，进而计算热用户的分配流量：

其中，S_{i_n}为第i个热用户到第n个热用户之间的热网总阻抗，S'_{i_n}为第i个热用户之后的热网总阻抗；

热网总阻抗通过热网中各管段的总阻力特性系数通过串、并联计算获得，多个管段经串联获得的热网总阻抗的计算公式如下：

S_串＝S₁+S₂+…+S_n

多个管段经串联获得的热网总阻抗的计算公式如下：

步骤7.3：计算获得热用户的分配流量后，根据下式计算各热用户所在管段的水力失调度：

其中，G_i'为第i个热用户的分配流量，单位t/h；G_i为i个热用户的需求流量，单位t/h。

2.如权利要求1所述的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

步骤1.1：获取供热地区的住宅内人员活动时间占比的历史数据，对历史数据进行数据清洗与整理，去除无效的数据，同时将缺失数据进行弥补；

步骤1.2：建立不同时间尺度下，住宅内人员活动时间占比对应时间的数据集；

步骤1.3：建立神经网络模型，以住宅内人员活动时间占比作为输出数据，时间作为输入数据对神经网络模型进行训练；

步骤1.4：通过训练好的神经网络模型，对住宅内人员活动时间占比进行实时预测，获得住宅内人员活动时间占比的预测值。

3.如权利要求1所述的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

步骤2.1：根据下式计算住宅的围护结构耗热量：

Q₁＝(1+β_g)∑a×K_i×F_i×(t_n-t'_w)×(1+β_ch+β_f)

其中，Q₁为房屋围护结构耗热量，单位W；β_g为房高附加率，查表获得；a为温差修正系数，查表获得；K_i为第i种围护结构的传热系数，查表获得；F_i为第i种围护结构的散热面积；t_n为冬季室内计算温度；t'_w为室外温度；β_ch为朝向修正率，查表获得；β_f为风力附加率，根据风力大小查表获得；

步骤2.2：根据下式计算冷风渗透耗热量：

其中，Q₂为冷风渗透耗热量，单位W；为住宅的总渗风量，m³/h；ρ_w为室外温度下的干空气密度，kg/m³；c_p为冷空气的比定压热容；

经门窗缝隙渗入住宅内的空气量的计算方法按照空气流动特性，根据单位长度的理论渗风量进行计算，其计算公式如下：

其中，L₀为单位长度的理论渗风量，m³/(h·m)；l为门、窗缝隙总长度，单位m；m为渗风压差的综合修正系数；b为与门、窗气密性有关的实验指数，b＝1.5～1.28；

步骤2.3：根据下式计算冷风侵入耗热量：

Q₃＝N×Q′_1,j,m

其中，Q₃为冷风侵入耗热量；N为外门的冷风侵入附加率，查表可得；Q′_1,j,m为外门的基本耗热量，查表获得；

步骤2.4：根据下式计算热用户的需求热负荷：

Q_f＝Q₁+Q₂+Q₃

其中，Q_f为热用户的需求热负荷。

4.如权利要求1所述的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

步骤4.1：根据下式计算比摩阻：

其中，R为管段的比摩阻，单位Pa/m；G_t为管段中水的质量流量，单位m³/h；K为管壁的当量绝对粗糙度，对热水网络取0.5mm；d为管段内径，单位m；ρ为热水的密度，单位kg/m³；

步骤4.2：根据下式计算管段的沿程阻力损失ΔP^y：

ΔP^y＝R×L

其中，L为某个管段长度；

步骤4.3：根据下式计算管段的当量长度：

其中，l_d为某管段的局部阻力当量长度，ξ为某管段的阻力系数，查表获得，λ为摩擦阻力系数；

步骤4.4：根据下式计算管段的局部阻力损失：

ΔP^j＝R×l_d

步骤4.5：根据下式计算管段的整体阻力损失：

ΔP_i＝ΔP^y+ΔP^j

其中，ΔP_i为第i个热用户所在管段的整体阻力损失，即管段的压力降，单位Pa。

5.如权利要求4所述的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，其特征在于，所述步骤5包括：

步骤5.1：确定了热用户的需求流量，即热用户所在管段流量之后，根据水在供热管网中的水力特性，管网中流体在各管段的压力降与管段流量的关系计算式如下：

其中，ΔP为某管段的整体阻力损失，即管段的压力降，单位Pa；G_t管段中水的质量流量，单位m³/h；S_g为所计算管段的阻力特性系数，代表每通过1m³/h的水时，管段的压降，单位Pa/(m³/h)²；

步骤5.2：根据步骤5.1中公式推导出管段的阻力特性系数公式如下：

其中，K为所计算管段的管壁的当量绝对粗糙度；d为所计算管段的内径，单位m；L为所计算管段的长度，m；l_d为所计算管段的局部阻力当量长度，m。

6.如权利要求5所述的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，其特征在于，所述步骤6中根据下式计算管段的总阻力特性系数：

S_i＝S_gi+S_fi

其中，S_i为第i个热用户所在管段的总阻力特性系数，S_gi为第i个热用户所在管段的阻力特性系数，S_fi第i个热用户所在管段的阀门阻力特性系数。

7.如权利要求1所述的响应需求的供热系统的水力平衡动态调节方法，其特征在于，所述步骤8具体为：

步骤8.1：开度控制表达式为：

步骤8.2：采用遗传算法求解开度控制表达式取最小值时各管段的阀门阻力特性系数，根据阀门开度和阀门阻力特性系数的对应关系，获得各管段的阀门开度作为最终的控制决策。