CN118153826A - 一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，涉及水力工况优化调度技术领域，包括以下步骤：实时采集各个热源的运行数据，将采集的数据传输至监控中心，实时监测热源的运行状态；对采集的数据进行异常分析处理，基于处理后的数据，建立热源运行状态评估模型，基于分析后的结果对热源负荷的均衡情况进行评估，识别出热源负荷不均衡的情况。本发明通过实时采集和监测热源的运行数据，基于固定时长窗口内的数据分析建立热源运行状态评估模型，对热源负荷均衡情况进行智能化评估，这使得在热源负荷不均衡的情况下，能够及时识别并发出警报信号，减少供热管网的运行风险。

Description

一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法

技术领域

本发明涉及水力工况优化调度技术领域，具体涉及一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法。

背景技术

多热源环状供热管网水力工况优化调度指的是对一个供热系统中存在多个热源，并以环状管网形式连接各个热源和用户的情况下，通过对供热管网水力参数进行优化调度，以提高系统的运行效率和能源利用率。这一过程涉及到对供热管网中水流速度、压力、温度等参数进行精确的监测和调节，以确保整个系统在不同工况下能够平稳运行，同时保证用户端的舒适度和热能供应的稳定性。

在优化调度过程中，需要考虑多个因素，包括热源之间的协调运行、管网的结构和布局、用户需求的变化等。通过综合考虑这些因素，可以采取合适的调度策略，如调整热源的运行状态、控制管网中的阀门和泵的运行参数等，以最大限度地提高供热系统的效率和稳定性，降低能源消耗和运行成本，实现可持续发展的供热服务。

通过对供热管网水力参数进行优化调度时，若热源运行不稳定导致不同热源间的负荷分布不均，进而可能导致供热管网部分区域过载，而其他区域则处于低负荷状态，当出现此情况时，会导致供热管网中部分管道过热、过冷，影响供热质量，甚至造成设备寿命缩短或管网损坏；

因此，目前亟需对供热管网水力参数进行优化调度时的过程进行监控，及时发现该问题，并针对性处理。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，通过实时采集和监测热源的运行数据，基于固定时长窗口内的数据分析建立热源运行状态评估模型，对热源负荷均衡情况进行智能化评估，这使得在热源负荷不均衡的情况下，能够及时识别并发出警报信号，减少供热管网的运行风险，以解决上述背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，包括以下步骤：

实时采集各个热源的运行数据，将采集的数据传输至监控中心，实时监测热源的运行状态；

对采集的数据进行异常分析处理，基于处理后的数据，建立热源运行状态评估模型，基于分析后的结果对热源负荷的均衡情况进行评估，识别出热源负荷不均衡的情况；

在识别出热源负荷不均衡的情况时，从实时采集的各个热源的运行数据中获取每个热源的热负荷数据，对热负荷数据进行分析，判断热源负荷不均衡的情况是否存在；

确定热源负荷不均衡的情况后，将所有热源建立管理序列表，为每个热源设置管理标签，并将管理标签与热源的位置信息一一对应；

将所有热源进行综合分析，并将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源，基于热源的运行数据，根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理。

优选的，采集的热源运行数据包括热介质流量和管网压降，在多热源环状供热管网中，热源的热介质流量指的是热源通过管网向用户供应热能的流体流量，管网压降是指供水从热源经过管网输送到用户端时，在管道中所产生的压力降低；

获取到热源运行时的热介质流量和管网压降后，通过热介质流量和管网压降对热源运行状态进行实时监测。

优选的，将热源运行过程划分为若干个相同时长的窗口，并将每个窗口记为固定时长窗口，在固定时长窗口下，对采集到的热源运行时的热介质流量进行异常分析处理后，生成热介质流量控制精度偏差指数，对热源运行时的管网压降进行异常分析处理后，生成管网压降过载指数。

优选的，获取到整个环状供热管网内所有热源生成的热介质流量控制精度偏差指 数和压降过载指数后，将热介质流量控制精度偏差指数和压 降过载指数进行综合分析，生成热源负荷评估系数，通过热源负荷评估系数对供热管网中出现热源负荷情况进行智能化评估。

优选的，将整个环状供热管网内所有热源在固定时长窗口内生成的热源负荷评估系数与预先设定的热源负荷评估系数参考阈值进行比对分析，若热源负荷评估系数大于等于热源负荷评估系数参考阈值，则生成热源负荷不均匀信号，若热源负荷评估系数小于热源负荷评估系数参考阈值，则生成热源负荷均匀信号。

优选的，热介质流量控制精度偏差指数获取的逻辑如下：

在固定时长窗口下，对采集到的热源运行时的热介质流量数据进行预处理；

利用时间序列的自回归模型对热介质流量数据进行建模，AR模型用于描述时间序 列数据自身的相关性，表示当前时刻的观测值与过去时刻的观测值之间的关系，模 型的表达式为：，式中，是时间序列在时刻t的观测值，c是 常数项，是模型的自回归系数，表示时间序列在i时刻前的观测值对当前时刻的影响， 是误差项，表示模型无法解释的随机部分；

利用拟合的AR模型，对热介质流量数据的条件密度函数进行估计，条件密度函数 表示给定过去观测值的情况下，当前时刻观测值的概率分布，设AR模型中的误差项服从 正态分布，则条件密度函数表示为：；

通过比较实际观测值和拟合的条件密度函数计算每个热源的热介质流量控制精 度偏差，设实际观测值为，对应的条件密度函数值为，则热介质流量控制精度偏差的计算表达式 为：，表示热源的热介 质流量控制精度偏差；

设有n个热源，分别表示为，，…，，其对应的热介质流量控制精度偏差分 别为，，…，，对应的权重分别为，，…，，将所有热源的热介 质流量控制精度偏差加权平均，计算热介质流量控制精度偏差指数，则热介质流量控制精 度偏差指数的计算表达式为：，式中，表示热 介质流量控制精度偏差指数，表示第k个热源的热介质流量控制精度偏差，表示 第k个热源的权重。

优选的，管网压降过载指数获取的逻辑如下：

将管网建模为一个复杂的网络系统；

根据流体力学原理，建立管道流动的基本方程，通过Darcy-Weisbach方程描述管 道流动，Darcy-Weisbach方程为：，其中，是管道的压降，是摩阻系 数，L是管道长度，D是管道直径，v是管道流速，g是重力加速度；

将管网分成多个区域，对每个区域进行压降过载计算，对于每个管道，根据其流速 和压降，计算该管道的压降过载值，压降过载值的计算公式为：，其中，表示压降过载值，是管道在位置x处的压降，是管道在位置x处的流量；

将各个区域的压降过载值进行积分求和，得到整个管网的压降过载指数，管网压 降过载指数的计算公式为：，其中，表示微元面积，是每个区域 的压降过载值，表示压降过载指数。

优选的，判断热源负荷不均衡的情况是否存在的步骤如下：

当供热管网水力参数进行优化调度时生成热源负荷不均匀信号时，从各个热源上实时采集热源的运行数据，包括热源的供热能力、供水温度、回水温度、流量；

对采集到的数据进行预处理；

在每个时长窗口内，基于采集到的供热能力、供水温度、回水温度、流量，计算每个 热源的热负荷，热负荷通过以下公式计算：，其中，Q是 热负荷，是流量，是热容量，是供水温度，是回水温度；

将所有热源的热负荷数据建立分析集合进行综合分析，通过分析集合内每个热源的热负荷计算热负荷均值和热负荷离散值，将热负荷均值和热负荷离散值分别与热负荷预期参考范围和离散值预设参考阈值进行比对分析，若满足热负荷均值处于热负荷预期参考范围内并且热负荷离散值小于离散值预设参考阈值，则生成负荷均匀信号，表明整个环状供热管网并不存在热源负荷不均匀的情况，若不满足热负荷均值处于热负荷预期参考范围内并且热负荷离散值小于离散值预设参考阈值，则生成负荷不均匀信号，表明整个环状供热管网存在热源负荷不均匀的情况。

优选的，将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源的具体过程如下：

将每个热源在固定时长窗口内生成的热负荷与热负荷预期参考范围进行比对分析，若热源生成的热负荷处于热负荷预期参考范围之间，则将该热源标记为正常热源，若热源生成的热负荷小于热负荷预期参考范围的最小值，则将该热源标记为低负荷热源，若热源生成的热负荷大于热负荷预期参考范围的最小值，则将该热源标记为高负荷热源，针对高负荷热源和低负荷热源，基于热源的运行数据，根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

本发明通过实时采集和监测热源的运行数据，基于固定时长窗口内的数据分析建立热源运行状态评估模型，对热源负荷均衡情况进行智能化评估，这使得在热源负荷不均衡的情况下，能够及时识别并发出警报信号，减少供热管网的运行风险。

本发明在识别出热源负荷不均衡的情况时，从实时采集的各个热源的运行数据中获取每个热源的热负荷数据，对热负荷数据进行分析，判断热源负荷不均衡的情况是否存在，可有效地提高对热源负荷不均衡情况识别的精准性。

本发明将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源，并根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理，这意味着对于不同类型的热源，可以采取不同的维护措施，从而有效地解决高负荷热源和低负荷热源的问题，保障供热系统的稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法的方法流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

本发明提供了如图1所示的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，包括以下步骤：

实时采集各个热源的运行数据，将采集的数据传输至监控中心，实时监测热源的运行状态；

采集的热源运行数据包括热介质流量和管网压降，在多热源环状供热管网中，热源的热介质流量指的是热源通过管网向用户供应热能的流体流量。通常情况下，热源会将加热后的热介质（如水或蒸汽）通过管道输送到用户处，供给用户的供热系统。热介质流量的大小决定了热源向用户提供的热量的多少，是供热系统中的一个重要参数。在调度优化过程中，需要根据用户的需求和管网的特性，合理控制热介质的流量，以确保供热系统的稳定运行和供热质量。

管网压降是指供水从热源经过管网输送到用户端时，在管道中由于摩擦、管道弯曲、阀门阻力等因素所产生的压力降低。简单来说，它是衡量供水管网阻力大小的指标，代表了管网输送热介质时所需要克服的阻力大小。管网压降的大小直接影响着供水的流速和压力，过大的压降会影响管网的水力性能和供热系统的运行效率，甚至导致热水流速不足、用户端供热质量下降等问题。因此，在供热系统的设计和运行中，需要合理评估管网压降，采取相应措施来减小管网的阻力，保障供热系统的正常运行和供热质量。

获取到热源运行时的热介质流量和管网压降后，通过热介质流量和管网压降对热源运行状态进行实时监测。

对采集的数据进行异常分析处理，基于处理后的数据，建立热源运行状态评估模型，基于分析后的结果对热源负荷的均衡情况进行评估，识别出热源负荷不均衡的情况；

如果多热源环状供热管网中热源的热介质流量控制精度存在偏差，会导致热源之间的负荷分布不均。当某个热源的流量控制精度偏高，即其供给的热介质流量过大，可能导致该区域的供热负荷过载，而其他区域的供热负荷则相对较低。相反，如果某个热源的流量控制精度偏低，即其供给的热介质流量不足，可能导致该区域的供热负荷不足，而其他区域则相对过载。这种不均衡的负荷分布会影响供热管网的稳定运行，可能导致部分区域出现供热不足或过热的情况，降低了供热系统的效率和稳定性。

将热源运行过程划分为若干个相同时长的窗口，并将每个窗口记为固定时长窗口，在固定时长窗口下，对采集到的热源运行时的热介质流量进行异常分析处理后，生成热介质流量控制精度偏差指数，对热源运行时的管网压降进行异常分析处理后，生成管网压降过载指数；

热介质流量控制精度偏差指数获取的逻辑如下：

在固定时长窗口下，对采集到的热源运行时的热介质流量数据进行预处理；

热源运行时的热介质流量数据预处理是数据分析中的一个重要步骤，其主要目的是提高数据的质量，减少异常对后续分析和建模的影响。预处理包括去除异常值和填补缺失值两个主要方面，其作用如下：

去除异常值：

异常值是指与其他观测值相比显著偏离的数据点，可能是由于测量误差、设备故障或其他异常原因导致的。去除异常值可以避免这些异常值对数据分析和建模的影响，保证数据的准确性和可靠性。去除异常值还可以减少对模型的干扰，提高建模的准确性和稳定性。

填补缺失值：

缺失值是指在数据集中某些观测点缺少数据或信息的情况，可能是由于测量失误、数据采集问题或者其他原因导致的。填补缺失值可以避免数据集中出现不完整的情况，保证数据的完整性和连续性，有利于后续分析和建模的进行。合理的填补缺失值方法可以减少数据信息的损失，提高数据利用率，从而提高分析和建模的效果。

利用时间序列的自回归（AR）模型对热介质流量数据进行建模，AR模型用于描述时 间序列数据自身的相关性，表示当前时刻的观测值与过去时刻的观测值之间的关系，模型的表达式为：，式中，是时间序列在时刻t的观 测值，c是常数项，是模型的自回归系数，表示时间序列在i时刻前的观测值对当前时刻的 影响，是误差项，表示模型无法解释的随机部分；

利用拟合的AR模型，对热介质流量数据的条件密度函数进行估计，条件密度函数 表示给定过去观测值的情况下，当前时刻观测值的概率分布，设AR模型中的误差项服从 正态分布，则条件密度函数表示为：；

通过比较实际观测值和拟合的条件密度函数计算每个热源的热介质流量控制精 度偏差，设实际观测值为，对应的条件密度函数值为，则热介质流量控制精度偏差的计算表达式 为：，表示热源的热介 质流量控制精度偏差；

由计算公式可知，热源的热介质流量控制精度偏差越大，表示实际观测值与拟合的条件密度函数的偏差越大，即流量控制的精度越低，反之则表明流量控制的精度越高。

设有n个热源，分别表示为，，…，，其对应的热介质流量控制精度偏差分 别为，，…，，对应的权重分别为，，…，，将所有热源的热介 质流量控制精度偏差加权平均，计算热介质流量控制精度偏差指数，则热介质流量控制精 度偏差指数的计算表达式为：，式中，表示热 介质流量控制精度偏差指数，表示第k个热源的热介质流量控制精度偏差，表示 第k个热源的权重。

由热介质流量控制精度偏差指数的计算表达式可知，在固定时长窗口内，整个环状供热管网内所有热源生成的热介质流量控制精度偏差的表现值越大，表明供热管网中出现热源负荷不均匀的风险越大，反之则表明供热管网中出现热源负荷不均匀的风险越小。

如果热源的管网压降比较严重，会导致热源运行不稳定，进而造成不同热源间的负荷分布不均。当某个区域的管网压降过大，可能导致该区域的供热负荷不足，而其他区域则相对过载。这是因为管网压降过大会增加管道的阻力，降低热介质的流速和压力，导致供热能力下降。因此，该区域的热源可能无法满足用户的供热需求，使得该区域的供热负荷处于低水平状态。而其他区域的热源可能因为管网压降较小，供热能力相对充裕，导致该区域的供热负荷过载。这种不均衡的负荷分布会影响供热管网的稳定运行，可能导致部分区域出现供热不足或过热的情况，降低了供热系统的效率和稳定性。

管网压降过载指数获取的逻辑如下：

将管网建模为一个复杂的网络系统；

根据流体力学原理，建立管道流动的基本方程，通过Darcy-Weisbach方程描述管 道流动，Darcy-Weisbach方程为：，其中，是管道的压降，是摩阻系 数，L是管道长度，D是管道直径，v是管道流速，g是重力加速度；

管道流速可以通过物联网设备或传感器实时获取，在此不做具体的详述。

将管网分成多个区域，对每个区域进行压降过载计算，对于每个管道，根据其流速 和压降，计算该管道的压降过载值，压降过载值的计算公式为：，其中，表示压降过载值，是管道在位置x处的压降，是管道在位置x处的流量；

将各个区域的压降过载值进行积分求和，得到整个管网的压降过载指数，管网压 降过载指数的计算公式为：，其中，表示微元面积，是每个区域 的压降过载值，表示压降过载指数。

由压降过载指数的计算表达式可知，在固定时长窗口内，整个环状供热管网内所有热源生成的压降过载指数的表现值越大，表明供热管网中出现热源负荷不均匀的风险越大，反之则表明供热管网中出现热源负荷不均匀的风险越小。

获取到整个环状供热管网内所有热源生成的热介质流量控制精度偏差指数和压降过载指数后，将热介质流量控制精度偏差指数和压降 过载指数进行综合分析，生成热源负荷评估系数，通过热源负荷评估系数对供热管网中出现热源负荷情况进行智能化评估。

上述综合分析模型的具体实现方式在此不做具体的限定，能实现将热介质流量控 制精度偏差指数和压降过载指数进行综合分析的模型均可，为了实现本发 明的技术方案，本发明提供一种具体的实现方式；

热源负荷评估系数生成的计算公式为：，式中，、分别为热介质流量控制精度偏差指数和压降过载指数的预设比例系数，且、均大于0。

由计算公式可知，在固定时长窗口内，整个环状供热管网内所有热源生成的热介质流量控制精度偏差指数的表现值越大、压降过载指数的表现值越大，即整个环状供热管网内所有热源生成的热源负荷评估系数的表现值越大，表明供热管网中出现热源负荷不均匀的风险越大，反之则表明供热管网中出现热源负荷不均匀的风险越小。

将整个环状供热管网内所有热源在固定时长窗口内生成的热源负荷评估系数与预先设定的热源负荷评估系数参考阈值进行比对分析，若热源负荷评估系数大于等于热源负荷评估系数参考阈值，则生成热源负荷不均匀信号，进而表明整个环状供热管网存在热源负荷不均匀的隐患，若热源负荷评估系数小于热源负荷评估系数参考阈值，则生成热源负荷均匀信号，表明整个环状供热管网可实现稳定高效地运行。

在识别出热源负荷不均衡的情况时，从实时采集的各个热源的运行数据中获取每个热源的热负荷数据，对热负荷数据进行分析，判断热源负荷不均衡的情况是否存在；

判断热源负荷不均衡的情况是否存在的步骤如下：

当供热管网水力参数进行优化调度时生成热源负荷不均匀信号时，从各个热源上实时采集热源的运行数据，包括热源的供热能力、供水温度、回水温度、流量；

这些数据可以通过物联网设备或传感器实时传输至监控中心。

对采集到的数据进行预处理；

预处理包括去除异常值、补全缺失值等，预处理的作用是确保采集到的数据准确可靠，从而为后续分析提供可靠的数据基础。

在每个时长窗口内，基于采集到的供热能力、供水温度、回水温度、流量，计算每个 热源的热负荷，热负荷通过以下公式计算：，其中，Q是 热负荷，是流量，是热容量，是供水温度，是回水温度；

将所有热源的热负荷数据建立分析集合进行综合分析，通过分析集合内每个热源的热负荷计算热负荷均值和热负荷离散值，将热负荷均值和热负荷离散值（也即通过分析集合内每个热源的热负荷计算得出的标准差）分别与热负荷预期参考范围和离散值预设参考阈值进行比对分析，若满足热负荷均值处于热负荷预期参考范围内并且热负荷离散值小于离散值预设参考阈值，则生成负荷均匀信号，表明整个环状供热管网并不存在热源负荷不均匀的情况，若不满足热负荷均值处于热负荷预期参考范围内并且热负荷离散值小于离散值预设参考阈值，则生成负荷不均匀信号，表明整个环状供热管网存在热源负荷不均匀的情况。

需要说明的是，热负荷预期参考范围指的是在正常运行情况下，每个热源的热负荷应该处于的合理范围。这个范围可以根据系统设计、用户需求和环境条件等因素来确定，通常由供热系统的设计人员或运维人员根据经验和实际情况设定，因此，热负荷预期参考范围在此不做具体的限定。

确定热源负荷不均衡的情况后，将所有热源建立管理序列表，为每个热源设置管理标签，并将管理标签与热源的位置信息一一对应；

在确认了热源负荷不均衡的情况后，需要对所有的热源进行管理，并为热源设置相应的管理标签，以及将这些管理标签与热源的位置信息进行对应。这样做的目的是为了方便后续的管理和调度工作，使运维人员能够更有效地监控和控制各个热源的运行状态，并采取必要的措施来调整热源负荷，以实现整个供热系统的平衡运行。

具体来说，建立管理序列表意味着将所有热源按照一定的顺序进行排列或编号，以便于管理和跟踪。管理标签是对每个热源进行的标识，可以是数字编号、名称、符号等，用于区分不同的热源。而将管理标签与热源的位置信息进行对应，则是将每个热源的标识与其在供热管网中的位置相对应，例如确定其在管网中的具体位置或所服务的区域等。

通过建立管理序列表和设置管理标签，并将其与热源的位置信息对应，管理人员可以更清晰地了解每个热源的位置和属性，便于对其进行监控、调度和维护。这样的管理方式能够提高运维效率，及时发现并处理热源负荷不均衡的问题，保障供热系统的稳定运行。

将所有热源进行综合分析，并将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源，基于热源的运行数据，根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理；

将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源的具体过程如下：

将每个热源在固定时长窗口内生成的热负荷与热负荷预期参考范围进行比对分析，若热源生成的热负荷处于热负荷预期参考范围之间，则将该热源标记为正常热源，若热源生成的热负荷小于热负荷预期参考范围的最小值，则将该热源标记为低负荷热源，若热源生成的热负荷大于热负荷预期参考范围的最小值，则将该热源标记为高负荷热源；

针对高负荷热源和低负荷热源，基于热源的运行数据（这里指热介质流量控制精度和压降过载情况），根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理。

针对高负荷热源和低负荷热源，可以进行以下针对性维护管理：

高负荷热源：

流量控制优化：针对流量控制精度，可以调整热源的流量控制参数，如阀门开度、泵速等，以确保流量控制的准确性和稳定性。通过实时监测和调整，保证高负荷热源供热负荷的稳定输出。

管网压降调节：针对压降过载情况，可以调整管网中相关的阀门和泵的运行参数，如调节阀门开度、调整泵的流量和扬程等，以降低管网的压降，减轻高负荷热源的负荷压力，提高供热效率。

低负荷热源：

流量控制优化：对于低负荷热源，可以通过调整流量控制参数，如降低阀门开度、降低泵速等，减少供热流量，以降低热源的负荷输出，避免能源的浪费和设备的过载运行。

管网压降调节：对于低负荷热源，可以适当调整管网中的阀门和泵的运行参数，如增加阀门开度、减少泵速等，以降低管网的压降，保持管网的稳定运行状态。

通过针对性维护管理，可以实现高负荷热源和低负荷热源的合理调度，保障供热系统的稳定运行和能源的有效利用。同时，及时调整热源和管网的运行参数，可以降低供热系统的能耗，延长设备的使用寿命，提高系统的运行效率和可靠性。

本发明通过实时采集和监测热源的运行数据，基于固定时长窗口内的数据分析建立热源运行状态评估模型，对热源负荷均衡情况进行智能化评估，这使得在热源负荷不均衡的情况下，能够及时识别并发出警报信号，减少供热管网的运行风险。

本发明在识别出热源负荷不均衡的情况时，从实时采集的各个热源的运行数据中获取每个热源的热负荷数据，对热负荷数据进行分析，判断热源负荷不均衡的情况是否存在，可有效地提高对热源负荷不均衡情况识别的精准性。

本发明将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源，并根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理，这意味着对于不同类型的热源，可以采取不同的维护措施，从而有效地解决高负荷热源和低负荷热源的问题，保障供热系统的稳定运行。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

实时采集各个热源的运行数据，将采集的数据传输至监控中心，实时监测热源的运行状态；

对采集的数据进行异常分析处理，基于处理后的数据，建立热源运行状态评估模型，基于分析后的结果对热源负荷的均衡情况进行评估，识别出热源负荷不均衡的情况；

在识别出热源负荷不均衡的情况时，从实时采集的各个热源的运行数据中获取每个热源的热负荷数据，对热负荷数据进行分析，判断热源负荷不均衡的情况是否存在；

确定热源负荷不均衡的情况后，将所有热源建立管理序列表，为每个热源设置管理标签，并将管理标签与热源的位置信息一一对应；

将所有热源进行综合分析，并将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源，基于热源的运行数据，根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理。

2.根据权利要求1所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，采集的热源运行数据包括热介质流量和管网压降，在多热源环状供热管网中，热源的热介质流量指的是热源通过管网向用户供应热能的流体流量，管网压降是指供水从热源经过管网输送到用户端时，在管道中所产生的压力降低；

获取到热源运行时的热介质流量和管网压降后，通过热介质流量和管网压降对热源运行状态进行实时监测。

3.根据权利要求2所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，将热源运行过程划分为若干个相同时长的窗口，并将每个窗口记为固定时长窗口，在固定时长窗口下，对采集到的热源运行时的热介质流量进行异常分析处理后，生成热介质流量控制精度偏差指数，对热源运行时的管网压降进行异常分析处理后，生成管网压降过载指数。

4.根据权利要求3所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，获取到整个环状供热管网内所有热源生成的热介质流量控制精度偏差指数和压降过载指数/>后，将热介质流量控制精度偏差指数/>和压降过载指数/>进行综合分析，生成热源负荷评估系数/>，通过热源负荷评估系数/>对供热管网中出现热源负荷情况进行智能化评估。

5.根据权利要求4所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，将整个环状供热管网内所有热源在固定时长窗口内生成的热源负荷评估系数与预先设定的热源负荷评估系数参考阈值进行比对分析，若热源负荷评估系数大于等于热源负荷评估系数参考阈值，则生成热源负荷不均匀信号，若热源负荷评估系数小于热源负荷评估系数参考阈值，则生成热源负荷均匀信号。

6.根据权利要求4所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，热介质流量控制精度偏差指数获取的逻辑如下：

在固定时长窗口下，对采集到的热源运行时的热介质流量数据进行预处理；

利用时间序列的自回归模型对热介质流量数据进行建模，AR模型用于描述时间序列数据自身的相关性，表示当前时刻的观测值与过去时刻的观测值之间的关系，模型的表达式为：/>，式中，/>是时间序列在时刻t的观测值，c是常数项，/>是模型的自回归系数，表示时间序列在i时刻前的观测值对当前时刻的影响，/>是误差项，表示模型无法解释的随机部分；

利用拟合的AR模型，对热介质流量数据的条件密度函数进行估计，条件密度函数表示给定过去观测值的情况下，当前时刻观测值的概率分布，设AR模型中的误差项服从正态分布，则条件密度函数表示为：/>；

通过比较实际观测值和拟合的条件密度函数计算每个热源的热介质流量控制精度偏差，设实际观测值为，对应的条件密度函数值为，则热介质流量控制精度偏差的计算表达式为：/>，/>表示热源的热介质流量控制精度偏差；

设有n个热源，分别表示为，/>，…，/>，其对应的热介质流量控制精度偏差分别为，/>，…，/>，对应的权重分别为/>，/>，…，/>，将所有热源的热介质流量控制精度偏差加权平均，计算热介质流量控制精度偏差指数，则热介质流量控制精度偏差指数的计算表达式为：/>，式中，/>表示热介质流量控制精度偏差指数，/>表示第k个热源的热介质流量控制精度偏差，/>表示第k个热源的权重。

7.根据权利要求4所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，管网压降过载指数获取的逻辑如下：

将管网建模为一个复杂的网络系统；

根据流体力学原理，建立管道流动的基本方程，通过Darcy-Weisbach方程描述管道流动，Darcy-Weisbach方程为：，其中，/>是管道的压降，/>是摩阻系数，L是管道长度，D是管道直径，v是管道流速，g是重力加速度；

将管网分成多个区域，对每个区域进行压降过载计算，对于每个管道，根据其流速和压降，计算该管道的压降过载值，压降过载值的计算公式为：，其中，/>表示压降过载值，/>是管道在位置x处的压降，/>是管道在位置x处的流量；

将各个区域的压降过载值进行积分求和，得到整个管网的压降过载指数，管网压降过载指数的计算公式为：，其中，/>表示微元面积，/>是每个区域的压降过载值，/>表示压降过载指数。

8.根据权利要求1所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，判断热源负荷不均衡的情况是否存在的步骤如下：

当供热管网水力参数进行优化调度时生成热源负荷不均匀信号时，从各个热源上实时采集热源的运行数据，包括热源的供热能力、供水温度、回水温度、流量；

对采集到的数据进行预处理；

在每个时长窗口内，基于采集到的供热能力、供水温度、回水温度、流量，计算每个热源的热负荷，热负荷通过以下公式计算：，其中，Q是热负荷，/>是流量，/>是热容量，/>是供水温度，/>是回水温度；

将所有热源的热负荷数据建立分析集合进行综合分析，通过分析集合内每个热源的热负荷计算热负荷均值和热负荷离散值，将热负荷均值和热负荷离散值分别与热负荷预期参考范围和离散值预设参考阈值进行比对分析，若满足热负荷均值处于热负荷预期参考范围内并且热负荷离散值小于离散值预设参考阈值，则生成负荷均匀信号，表明整个环状供热管网并不存在热源负荷不均匀的情况，若不满足热负荷均值处于热负荷预期参考范围内并且热负荷离散值小于离散值预设参考阈值，则生成负荷不均匀信号，表明整个环状供热管网存在热源负荷不均匀的情况。

9.根据权利要求8所述的一种多热源环状供热管网水力工况优化调度方法，其特征在于，将热源划分为超负荷热源、正常热源以及低负荷热源的具体过程如下：

将每个热源在固定时长窗口内生成的热负荷与热负荷预期参考范围进行比对分析，若热源生成的热负荷处于热负荷预期参考范围之间，则将该热源标记为正常热源，若热源生成的热负荷小于热负荷预期参考范围的最小值，则将该热源标记为低负荷热源，若热源生成的热负荷大于热负荷预期参考范围的最小值，则将该热源标记为高负荷热源，针对高负荷热源和低负荷热源，基于热源的运行数据，根据热源的管理标签和位置信息对超负荷热源和低负荷热源进行针对性维护管理。