基于动态水力平衡的集中供热系统二次管网节能优化调节方法研究

针对二次管网各支路之间相互耦合、流量难以精确控制、输配系统各设备的动态调节容易造成水力失衡的情况,利用电网图论原理建立二次管网多元非线性水力工况模型,并利用实测数据建立二次管网输配系统能耗模型,以输配系统能耗最小为目标,以各支路动态水力平衡为主要约束条件,建立基于遗传算法的二次管网输配系统节能优化调节模型,用于在线优化二次管网输配系统各设备的运行参数。利用某高校集中供热系统二次管网进行建模和仿真。研究结果表明:动态调节方法相对变压差变流量调节方式可使输配系统运行能耗进一步降低约12.27%,为多执行机构二次管网水力平衡的动态优化调节提供参考。     

集中供热管网的非稳态水力建模与动态响应分析

建立了单个供热管段的非稳态水力模型,导出了该非稳态水力模型的解析解,分析了管道长度、管径、进出口压差变化时管道流体的动态响应特性.当单个管道的进出口压差变化相同,管道的长度越长、管径越大时,管道的流量响应时间越慢;对于相同规格的管道,当管道的进出口压差变化越大时,管道流体的动态响应速度越快.在单个管段的非稳态水力模型的基础上,结合图论的方法建立了集中供热管网的非稳态水力模型,并构建了该模型的数值求解方法.该模型考虑管网运行调节时阀门开度或水泵转速改变等影响动态响应时间的因素,提出的非稳态水力模型和求解方法为热网进行频繁、大范围水力工况调节过程中各热力站流量的动态响应分析提供了支持.对一个实际热网的动态水力进行了分析,结果表明:当热网中的阀门开度不变、热源泵转速发生变化时,距离热源越远的热力站的流量动态响应时间越长;同样地,当热网中热源泵的转速不变、改变某一热力站的阀门开度时,距离热源越远的热力站的流量动态响应时间越长.     

伪并行遗传算法在供水管网优化调度中的应用

讨论了基于微观水力模型的多水源大型供水管网优化调度问题的主要特征，并提出了求解该问题的改进遗传算法．首先，针对决策变量的结构提出二进制-实数混合编码策略；其次，设计并实现了多种群进化的伪并行遗传算法．将本算法与单一群体进化算法同时应用于实际管网的优化调度求解，结果表明，通过个体迁移策略，伪并行遗传算法可以加速优化搜索的进程，显著改善解的质量，并有效节省运行调度费用．     

园区供热管网泄漏工况建模及分析

为提高供热系统的安全性及故障诊断系统的准确性,依据图论理论对某园区供热管网泄漏工况进行水力特性建模,并通过管网能量平衡方程求解不同工况下的用户室内温度.分析了不同泄漏工况对供热管网水力工况和热力工况的影响.研究结果表明:供热管网中任意点发生泄漏故障均会对系统水力特性产生影响,并且泄漏点距离循环水泵越近对供热系统管段流量影响越大;供热管网水力特性的变化将会对热力特性产生耦合影响.本研究可为供热管网泄漏事故预判及故障诊断等提供参考依据.     

考虑管网温度衰减的集中供热系统热源运行负荷预测

为提高集中供热系统的供热质量和供热经济性,提出一种集中供热系统热源运行负荷预测的方法。该方法考虑了热媒在管网输送过程中温度的衰减,将管段衰减度引入到基于图论理论所建立的供热管网模型中,建立热源运行负荷预测的数学模型。运用该模型可计算不同供热温度下的用户室内温度和供热管网中各节点的温度,对热源运行负荷进行预测,为供热系统的运行调节提供参考。     

基于PIPENET对集中供热管网能耗的研究

建筑能耗节能的重点是供热能耗,传统集中供热管网采用阀门节流,虽然消除了冷热不均现象,但这是以能源浪费为代价的,可见集中供热管网的节能措施显得尤为迫切。通过建立动力分布式定速加压泵供热管网的计算模型,对以不同环路选取主循环泵的供热管网进行了能耗模拟计算,计算结果表明:在动力分布式定速加压泵供热管网中,选择主循环泵的环路逐渐靠近热源,供热管网的能耗逐渐降低;选择主循环泵的环路逐渐靠近热源,供热管网的节能率开始保持稳定增长,当选择主循环泵所在的环路离热源足够近时,供热管网的节能率开始趋于稳定。     

天然气管网优化调度方法研究

以压缩机站最小年运营费用为目标函数,考虑气田资源、压缩机站特性参数、管网输送工艺等多种约束条件,建立了天然气管网优化调度数学模型。基于现代启发式演化算法的基本思想,将差分进化算法的繁殖策略与遗传算法的交叉、变异结合起来形成了一种新的混合遗传算法,应用于模型的优化求解,避免了一般演化算法早熟收敛现象,并以一个12个节点、11条管段、2个压缩机站的天然气管网为例,评选出了最优的管网运行方案,用于该管网的日常运营调度和后期改造设计。结果表明,所建模型和优化方法是有效的,具有一定的实用性。     

改进混和遗传算法优化城市给水系统调度模型

以给水调度系统的能源费用为目标函数，在给出24h用水量预报、供水泵站的机组配置、水库初始和最终水位、电费价格和给水管网的水力学约束条件下，通过引入改进混合遗传算法优化方法对该系统模型进行优化调度，以追求能量费用最小的运行状态．同时，该模型还给出了泵站运行时水泵机组的优化组合．通过算例证明了该模型方法的有效性．     

基于非线性系统辨识的蒸汽管网输配效率

蒸汽管网输配效率表征蒸汽输送过程中的能耗占输送蒸汽能量的比例，输配管网的能耗表现为排出冷凝水带走的能量和沿管壁热传递散失的能量2种形式．为研究2种形式的能耗在输配能耗中的比例，提出对蒸汽管网建立动态非线性外源自回归模型，并针对天津市空港工业区蒸汽热网进行了案例研究．应用该模型对蒸汽源在不同压力、过热温度条件下的管网输配能耗进行了模拟．结果表明：蒸汽压力的提高对减少管网输配中产生的冷凝水和降低散热损失均有明显效果，提高过热度可以有效减少冷凝水的产生，但不降低总体能耗．     

供热工程中的节电方案集粹

文章介绍了供热系统节电的多项措施,包括热力站设计与运行管理与节电的关系,管网系统设计与节电的关系以及采用多热源联合供热等。     

多水源供水管网余氯浓度优化调度

目前建立的基于管网水力模型的水质计算模型都是静态的,即假定管网中各传输单元的余氯衰减系数固定不变,这对多水源管网且各水厂出水余氯浓度差异较大的管网系统是不适用的.通过建立符合实际工况的多水源水质计算模型,运用遗传算法求解,得到在满足供水管网余氯浓度要求的前提下各水厂出水的优化余氯浓度值.将该模型应用于实际管网,为实际管网的水质调度提供了重要依据.     

分布式变频供暖系统实验比较研究

提高供热系统的能效并且降低输配的能耗,是对传统集中动力式输配系统进行节能的主要技术手段。近些年,集中供热事业不断发展,供热管网的规模不断增大,但是,传统阀门调节的形式存在着能源消耗巨大、调节效果不明显等种种问题。介绍了应用变频泵替换用户支路的调节阀的分布式变频供暖输配系统,并对分布式变频供暖输配系统与传统集中动力式输配系统的输配能耗和供暖效果进行了实验对比研究。结果表明分布式变频供暖系统具有更灵活的调节性能,并具有明显的节能效果,运行能耗下降16%。     

热力站耗能设备节能措施浅析

分析了热力站在实际供热运行中能耗过大的问题,指出应从热力站的设计、设备选型、运行管理等方面采取措施,以提高运行效率,节约能源,保证供热系统的供热质量。     

不同散热末端耦合运行调节方法

针对目前集中供热系统热量提供的不准确和用户端的热力失调等问题,提出3种对不同末端用户进行耦合计算的方法.采用水力失调度和热力失调度作为判断依据,进而由综合失调度进行分析比较,并通过具体实例计算分析.结果表明:加权值计算方法耦合的一次侧运行调节公式更适合指导供热系统的运行调节.     

载人航天器通风系统水力工况模拟及系统优化

载人航天器通风系统设计的关键是降低能耗和保证系统的可靠性.在进行系统初步设计的基础上,建立了基于回路法的管网水力计算模型,根据编制的FORTRAN语言程序,对设计方案的实际运行工况进行了模拟,结果显示部分管段的实际流量与设计流量偏差较大,因此需要进行管网优化.采用惩罚函数法建立了回路优化的数学模型,可以对管网进行优化调节.系统经过优化以后,各管段的实际流量与设计流量偏差大大减小,风机压头较设计值减小了近20%,能够达到优化要求.     

基于多水源供水系统的计算机优化调度

基于多水源供水SCADA(Supcrvision Control And Data Acquisition)系统,通过建立水量预测模型、管网状态模型和水泵耗电模型,实现了给水调度由人工经验向计算机优化调度.经过对优化调度的结果分析证明:在保证供水水量和水压的情况下,计算机优化调度能节约能耗,降低供水成本.经实践,经济效益十分明显.     

混水泵在既有建筑采暖系统中的应用

为有效解决现有采暖建筑中普遍存在的不同楼层房间冷热不均的问题,提高楼内管网的水力稳定性,降低供热系统的输送能耗,提出在保证系统供热能力的前提下,降低二次网流量,在每栋采暖建筑的热力入口处旁通管上安装混水泵,同时适当加大末端换热面积,实施“楼内大流量、小温差,二次网小流量、大温差”的运行方式．采用EnergyPlus软件进行了模拟分析,并结合现场测试结果,对比了加装混水泵前后系统的供暖效果和能耗情况,分析了方案的可行性．结果表明,这种方案能够取得良好的供暖效果,技术上和经济上都是可行的．     

计量供热系统适量调控管网技术的分析

在热源供热量与热用户的需热量基本匹配的基础上,对供热系统的水力计算、管网的调节性和稳定性、管网的优化等方面进行分析和探讨,为改变计量供热系统的被动调节提供一些方法。     

天津南港工业区热力远程监控系统的设计与实现

天津南港工业区供热远程监控系统是将供热管网分布在南港工业区内各供热区域的测量仪表数据进行集成,建立一个统一的全工业区范围内的实时信息集成平台。系统将南港工业区供热管网的各供热子站的供热参数(流量、压力、温度等)通过网络传输进行集中存储,保证生产数据的实时采集、统计、分析、挖掘的同时,实现远程供热调度,为南港工业区热力能源的保障和节能降耗控制提供系统保障。     

图形化供热管网水力计算软件的开发

本文通过对现有供热管网水力仿真计算模型的分析,开发了一个图形化的枝状管网和环状管网通用的水力仿真计算软件,把图论这一现代数学工具引入供热管网水力计算中,利用基本回路法,基尔霍夫定律和伯努里方程,建立起枝状管网和环状管网通用的数学模型,利用图论的定义、表达式和若干重要结论,完成了图形化供热管网水力计算图形的识别工作,导出管网流量分配的矩阵方程式,并对环状管网构造了计算流量的迭代格式,最终确定了求解数学模型的算法,大大减少了计算的工作量提高了计算精度。