[發明專利]一種集中供熱系統全網平衡調節方法

有效

• 申請號: 201711440112.9
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108256672B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 雷文煥;燕飛;劉剛;李金奎
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;F24D19/10
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

1.一種供熱管網全網平衡調節方法，其特征在于，所述全網平衡調節方法包括以下步驟：

步驟S1，建立供熱管網系統模型，計算預測目標溫度；

步驟S11，采用數值天氣預報分區塊方法預測供熱管網系統模型輸入輸出；

預測室外溫度采用數值天氣預報分區塊方法，將供熱管網系統分成m個區塊，每個區塊用B_i表示，那么任意時刻的τ時刻后每個區塊的室外溫度為t_τi，風速為ν_τi，找到合適的k_1i、k_2i，使得τ時刻后區塊B_i的綜合溫度表示為T_i＝k_1it_τi+k_2iν_τi；

用戶總負荷Q_O為每個用戶的負荷總量，根據熱量守恒原理，用戶負荷總量等于一次網熱媒散出的總熱量，即

式中，Q_I為熱源釋放的總熱量；Q_O為用戶總熱負荷；q為用戶數量，Q_i為每個用戶熱負荷；m為區塊個數，Q_j為每個區塊熱負荷；

以區塊為單位，視為一個用戶，即令q＝m，由供熱公式可知，每個用戶的負荷Q_i為供回溫平均溫度的函數，即

式中，t_g、t_h分別為供、回水實時溫度；A為區塊內總散熱面積；F為綜合散熱器的供熱系數；b為散熱常數；t_n為室內目標溫度；

在室內目標溫度t_n確定的前提下，全網平衡調節的目標等效代換成即用戶供、回水平均溫度；

每個用戶的供溫t_g、回溫t_h均為室外溫度T_i的函數，即

式中，t_n為室內目標溫度，T_wi為設計室外溫度，t_gi、t_hi分別為設計供、回水溫度，均可視為定值；

每個區塊用戶的目標溫度T_tari也為室外溫度T_i的函數，即

根據數值天氣預報服務，獲取t_τi、ν_τi，計算出T_tari；

根據天氣預報和供熱管網系統模型時間常數計算全網平衡系統目標溫度，假如供熱管網系統時滯時間常數為τ，每個區塊用戶的τ時刻后的室外溫度為T_tari，全網調節的總目標溫度T，取每個區塊目標溫度的加權幾何平均值，即

步驟S12，通過熱力平衡分析，獲取供熱管網系統模型階次和形式：

選取一次網供水流量為被控對象的輸入，二次網供回水平均溫度為輸出，通過建立熱平衡方程獲取傳遞函數，初步確定供熱管網系統模型階次；

步驟S13，設計狀態觀測器，構建供熱管網系統線性化模型，并得到系統時滯時間τ；

步驟S2，設計供熱管網全網平衡系統的控制方案，達到供熱系統平衡、穩定供熱的目的。

2.如權利要求1所述的供熱管網全網平衡調節方法，其特征在于：

所述步驟S2，設計供熱管網系統的控制方案還包括：

設計自抗擾神經網絡控制模塊：結合擴張狀態觀測器，自抗擾算法分為跟蹤微分器TD、擴張狀態觀測器ESO和誤差非線性狀態誤差反饋控制律NLSEF三部分，并整定涉及的所有的參數，用神經網絡方法整定參數，即使輸出層神經元的輸出狀態對應于待整定參數，通過神經網絡的自學習調整權系數，從而使其穩定狀態對應于某種最優控制規律下的待整定參數。

3.一種供熱管網全網平衡調節系統，其特征在于，包括：

狀態觀測單元，用于按照實際供熱管網系統模型的階次和樣式，估計供熱管網系統對象的內部狀態，得到近似的供熱管網系統模型；

數值天氣預報單元，用于預測τ時間段后的室外天氣情況，從而計算出τ時間段后的全網目標溫度，超前控制供熱管網系統；

將供熱管網系統分成m個區塊，每個區塊用B_i表示，特定時刻每個區塊的室外溫度為t_τi，風速為ν_τi，找到合適的k_1i、k_2i，使得B_i的綜合溫度表示為T_i＝k_1it_τi+k_2iν_τi；每個區塊用戶的目標溫度T_tari為

其中，t_g為每個用戶的供水溫度，t_h為每個用戶的回水溫度；

全網調節的目標溫度T，取每個區塊目標溫度T_tari的加權幾何平均值，即

人工神經網絡單元，用于根據樣本數據自學習自整定系統的設計參數；

自抗擾控制單元，用于根據狀態觀測單元和人工神經網絡單元的設計參數，控制供熱管網系統執行模塊電動閥動作，維護用戶供熱平衡與穩定。