[發(fā)明專利]基于交叉迭代原理的熱水供熱網(wǎng)絡動態(tài)仿真方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010022730.7
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111046594B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 姚帥;顧偉;周蘇洋;吳志;陸帥
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F113/14;G06F119/08
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉倩

1.基于交叉迭代原理的熱水供熱網(wǎng)絡動態(tài)仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，建立熱水供熱網(wǎng)絡的動態(tài)仿真模型：所述動態(tài)仿真模型包括熱網(wǎng)的水力模型和熱力模型，確定動態(tài)仿真模型的輸入量和輸出量；動態(tài)仿真模型具體為：

其中，前3個方程構成熱網(wǎng)的水力模型，后4個方程構成熱網(wǎng)的熱力模型；

式中：和分別表示從節(jié)點i流入節(jié)點n的熱媒流量和從節(jié)點n流出至節(jié)點j的熱媒流量；V表示熱網(wǎng)所有節(jié)點的集合；和分別表示有熱媒流入和流出節(jié)點n的所有支路集合；p_i,j表示熱網(wǎng)第j個回路中節(jié)點i的水壓；表示第j個回路中所有節(jié)點的集合；L表示熱網(wǎng)中所有回路的集合；△p_i、K_i和分別表示第i條支路的壓降、摩擦系數(shù)和和熱媒流量；E表示熱網(wǎng)中所有支路的集合；T和T^a分別表示管道內(nèi)熱媒溫度和管道外環(huán)境溫度；v和c分別表示熱媒的流速和比熱容；R為管道的熱阻；t和x分別表示時間和空間變量；表示第i根有熱媒流入節(jié)點n的管道末端溫度；T_n表示節(jié)點n處的熱媒溫度；表示第j根有熱媒流出節(jié)點n的管道首端溫度；Q_i表示節(jié)點i或支路i所包含的熱功率；T_i^s和T_i^r分別表示節(jié)點i或支路i的供、回水溫度；

S2，建立可行的差分格式：將步驟S1建立的動態(tài)仿真模型中的偏微分方程差分為代數(shù)方程組；

S3，輸入系統(tǒng)設備、網(wǎng)絡和負荷參數(shù)，設置全網(wǎng)流量初值和各負荷處回水溫度初值，通過熱力模型與水力模型的交叉迭代求取并輸出全網(wǎng)狀態(tài)信息，實現(xiàn)供熱網(wǎng)絡的動態(tài)仿真。

2.如權利要求1所述的基于交叉迭代原理的熱水供熱網(wǎng)絡動態(tài)仿真方法，其特征在于，所述步驟S1中，熱網(wǎng)動態(tài)仿真模型的輸入量為：

1)除平衡節(jié)點外所有熱源的注入熱功率Q_i(i∈V^s-1)

2)所有熱負荷處的取用熱功率Q_j(j∈V^l)

3)所有熱源處的供水溫度T_i^s(i∈V^s)

4)熱網(wǎng)的初始溫度分布T_i⁰(i∈E)

5)熱網(wǎng)的拓撲參數(shù)G(V,E)和管道的物理參數(shù)Θ(E)

其中：V^s-1表示除平衡節(jié)點外的所有熱源節(jié)點集合；V^l表示所有負荷節(jié)點的集合；V^s表示所有熱源節(jié)點的集合；

所述動態(tài)仿真模型的輸出量為：

1)任意時刻熱網(wǎng)的溫度分布情況T_i(i∈E)

2)任意時刻每根管道的流量

3)任意時刻每個節(jié)點的水壓p_i(i∈V)

4)任意時刻平衡節(jié)點的注入熱功率Q^slc。

3.如權利要求1所述的基于交叉迭代原理的熱水供熱網(wǎng)絡動態(tài)仿真方法，其特征在于，所述步驟S2中，所建立的差分格式如下式所示：

式中：T表示熱網(wǎng)中熱媒溫度；i，k和j分別表示管道的分段數(shù)索引、時間索引和熱網(wǎng)中的管道索引，T_i^k+1表示k+1時刻熱網(wǎng)中某根管道第i段處的熱媒溫度；M_j和N_j分別表示第j根管段的空間分段數(shù)和時間分段數(shù)；和是定義的兩個參數(shù)：

式中：和分別表示k時刻第j根管道內(nèi)熱媒的流速和流量；h_j和τ_j分別表示第j根管道的空間差分步長和時間差分步長。