[发明专利]一种多热源环状管网的优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及集中供热管网的优化设计方法，尤其涉及待建的多热源环状集中供热管网的优化设计方法。

背景技术

多热源环状管网可以根据供暖季节热负荷的变化规律，合理调节热源的运行数量和次序，实现供热系统的高效节能运行。即在满足负荷要求的条件下，优先运行效率高、成本低的热源，以缩短效率低、成本高的热源在采暖季的运行时间，从而降低运行成本，实现运行节能。根据热源的运行状况，多热源环状管网的正常运行工况可以划分为基本工况、调节工况和设计工况。基本工况是只有基本热源投入运行；调节工况除基本热源投入运行，尚有一个或一个以上调节热源分别或同时参与运行；设计工况为环状管网上所有热源均处于运行状态。

在不同的运行工况下，多热源环状管网的可及性状况将发生较大变化。管网的可及性是保障管网供热效果的决定因素。多热源环状管网的设计，必须能够满足其在不同工况下的可及性。而通过对实际运行的管网调查发现，多数管网只能满足部分工况的可及性。针对这种现象，部分学者提出了环状管网采用相同管径，或按各种工况分别进行设计，管段管径取其最大值的做法。这些做法虽然可以改善管网在不同工况下的可及性，但无疑会大幅度增加多热源环状管网的工程投资。因此，采用优化方法，合理确定管网结构参数，使得管网在满足各种工况的可及性的前提下，同时具有较好的经济性，是非常必要的。

与本发明最接近的现有技术是在《防灾减灾工程学报》2010年第30卷第9期公开的“基于遗传算法的多热源环状热网优化设计”一文。在该文中公开了以下技术，即“利用遗传算法，对建立的热网管径优化的数学模型进行求解，从而获得优化的热网管径”的技术措施。在该技术措施中，热网管径的优化模型没有考虑热网在不同运行工况下的年运行费用及管网可及性变化的问题，同时存在优化模型中没有引入惩罚修正项、未给出明确的遗传算法优化方法及明确的水力计算方法等问题。

本发明申请人曾经申请了一种名为“多热源环状管网可及性分析判定方法及其改善方法”（申请号2013105373282）的发明专利，该发明中提出的分析判定方法是建立在管网结构参数（包括管段管径、循环水泵性能参数）和运行工况确定的情况下，通过定量分析各热源所提供的循环压头能否满足热网在该工况下实现预定的流量分配所需的资用压头，来判定管网在这种工况下的可及性。其中的可及性分析判定方法不仅适用于既有多热源环状管网的可及性分析，也可以用于待建管网各种设计方案的可及性分析，以便能够在满足可及性条件的各种方案中筛选出经济性好的方案，作为管网设计的依据。

发明内容

本发明的目的是克服上述“基于遗传算法的多热源环状热网优化设计”技术中存在的缺点，通过方法改进，提供一种合理的多热源环状管网的优化设计方法，通过这种优化方法，使设计的多热源环状管网即能满足其在不同运行工况下的可及性，又能保证管网具有较好的经济性。

为达到上述目的，本发明的优化设计方法是在计算机上实现的，它包括多热源环状管网优化模型的建立步骤和采用遗传算法对优化模型进行求解步骤，确切地讲，多热源环状管网优化模型以管网的年折算费用为目标函数，以管网管径和循环水泵扬程等参数为优化变量，以及管网参数的优化是采用遗传算法进行的。具体技术方案如下：

第一步：建立多热源环状管网优化数学模型

优化数学模型用以下公式表示：