[发明专利]一种基于模型预测的供热系统水力平衡调节方法和系统

说明书

本发明涉及一种基于模型预测的供热系统水力平衡调节方法和系统，所述方法包括：数据采集及模型建立；管网模型的参数校核；进行管网模型的水力校核；基于换热器模型进行动态平衡控制。本发明充分考虑来自环境和热力系统的所有可收集数据，通过热力系统的负荷预测模块和参数校核模块对最优化模型提供优化参数，将仿真结果直接下发到各地MPC控制器来控制调节阀/水泵。不再采用PID类反馈控制方式，而是有学习设备性能功能的直接控制器。由于无需反馈，这种控制方式从机理上避免了发生水力振荡现象。而且，无需添加反馈模块，控制器学习曲线直接来自上层控制平台，控制器的成本降低。

【技术领域】

本发明属于能源工程技术领域，尤其涉及一种基于模型预测的供热系统水力平衡调节方法和系统。

【背景技术】

供热系统水力调节方法主要有比例法、补偿法、模拟分析法等。比例法的调节原理是，两个用户之间的流量比仅取决于上游用户(按供热水流动方向)之后管段的阻抗，而与上游用户和热源之间的阻抗无关，也就是说，对系统上游用户流量的调节将会引起该系统下游用户之间的流量成比例的变化。比例法原理比较简单，也有比较好的调节效果，但操作过程中需要将所有楼门处热力入口开至最大后再逐个进行调节，不仅操作量大，而且对于往年调节过流量的系统，会完全打破已经接近于平衡的状态，额外增加了工作量。补偿法也是一种能获得较为准确结果的方法，该方法通过调节热网上游端的平衡阀，改善下游端因调节引起的阻力变化。补偿法只需要对每个用户管段的平衡阀调节一次，但是补偿法同时需要二套测量仪表，并且要求三组测量人员同时在调节现场观察调节，在调节过程中三组测量人员需要同时知道对方管段的情况。因此其弊端是需要较多参与人员，不适用于调节面积大、人员有限的情况。与其它调节方法相比，采用模拟分析法调节时，投资较少并且比较容易操作。模拟分析法主要以流体网络为基础，通过计算机模拟供热管网的运行情况，根据管网的网络拓扑结构实现各管段的相互关联与制约，快速准确的预测各管段水力失调的情况，然后计算得出各管段达到水力平衡时的理想阻力系数值，进而得出相应的流量和压降值，即最终的调节方案。对于大型管网，这种方法可以提高初调节的效率，对管网一次调节就能达到合理的流量分配。但该方法具有计算量大的缺点，因为其主要依靠计算机进行编程计算，且需要调节人员具有较高的识别网路特性的能力。针对上述问题，本发充分考虑来自环境和热力系统的所有可收集数据，通过热力系统的负荷预测模块和参数校核模块对最优化模型提供优化参数，将仿真结果直接下发到各地MPC控制器来控制调节阀/水泵。不再采用PID类反馈控制方式，而是有学习设备性能功能的直接控制器。由于无需反馈，这种控制方式从机理上避免了发生水力振荡现象。而且，无需添加反馈模块，控制器学习曲线直接来自上层控制平台，控制器的成本降低。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种基于模型预测的供热系统水力平衡调节方法和系统，所述方法包含：

步骤S1：数据采集及模型建立；

步骤S2：管网模型的参数校核；

步骤S3：进行管网模型的水力校核；

步骤S4：基于换热器模型进行动态平衡控制。

进一步的，所述步骤S4具体为：进行一次侧调节阀开度控制；和进行二次侧循环水泵的频率控制。

进一步的，所述步骤S1具体为：首先，对当前管网模型参数的合理性进行校核，包括对拓扑连通性、管道粗糙度、管道直径、管道高度，进行校核；然后，基于历史数据来校核调整管网中各个元件的属性参数。

进一步的，所述步骤S2还包括：对管网模型中的设备进行校核测试以得到符合设备投入实际使用后的各项性能参数。

进一步的，所述对管网模型中的设备进行校核测试以得到符合设备投入实际使用后的各项性能参数，具体为：