一种结合供热抽汽量联动的长输供热变流量动态调节方法与流程

本发明属于长输供热系统，具体涉及一种结合供热抽汽量联动的长输供热变流量动态调节方法。

背景技术：

1、长距离供热系统中，长输首站到热用户共包括三级供热管网，第一级管网为首站到隔压站的长输供热管网，第二级管网为隔压站到市区各换热站的市区一级网，第三级管网为市区各换热站到小区用户的市区二级网。要满足市区二级网用户的热负荷需求，需要对上级长输供热管网进行按需调控。

2、在对长输供热管网的按需调控过程中，由于管网距离较长，供热结构复杂，通常会在首站、中继泵站、隔压站处设置循环水泵，采用多级加压分配沿程压力变化和满足长输供热管网压力工况要求，进而控制长输供热管网的流量。然而，在长输供热管网的按需调控过程中，面临的难题主要包括：一方面，在供暖季环境温度变化范围较大，在供暖季不同阶段热负荷需求不同，或联网热源负荷出现故障时，需要长输热源负荷应急响应，都会造成长输管网输送热负荷的变化，长输供热管网的流量也随之动态变化，需要在不同阶段进行长输供热管网的变流量动态调节；另一方面，在变流量动态调节时，会引起首站管网温度偏离预期，为维持首站管网温度稳定，需要对首站供热抽汽量进行预测控制。因此，如何将变流量动态调节和供热抽汽量预测控制联合起来进行调控，满足用户热负荷需求和确保供暖质量，是目前急需解决的问题。

3、基于上述技术问题，需要设计一种新的结合供热抽汽量联动的长输供热变流量动态调节方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种结合供热抽汽量联动的长输供热变流量动态调节方法，通过变流量动态调节和供热抽汽量预测控制的联合调控，在进行变流量动态调节的同时对供热抽汽量进行控制，实现对长输供热的量-质调节，最终满足用户热负荷需求，确保供暖质量。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

3、本发明提供了一种结合供热抽汽量联动的长输供热变流量动态调节方法，包括：

4、s1、建立长输供热温度传播时间辨识模型，确定长输供热首站供温与隔压站供温之间的热量传输时间关系，并结合长输供热首站供温对隔压站未来时段的供温进行预测；

5、s2、根据室外温度和隔压站历史回温影响数据，设定隔压站未来时段的回温值后，依据隔压站未来时段的供温预测值和设定的回温值，计算隔压站未来时段的供回温差，并结合用户未来时段对应的热负荷需求，设定长输供热未来时段的动态目标流量；

6、s3、依据长输供热未来时段的动态目标流量进行长输供热首站、中继泵站和隔压站的多级泵组合变流量调节；

7、s4、预测变流量调节时首站热网加热器的温度变化情况，建立以维持首站热网加热器供水温度不变为目标所需的供热抽汽量预测模型；

8、s5、依据供热抽汽量预测值形成进汽调节阀控制指令，通过调节热网加热器前端进汽调节阀的开度，控制进入热网加热器的供热蒸汽流量，满足长输供热目标流量和热负荷需求。

9、进一步，所述s1具体包括：

10、获取长输供热管网的历史运行数据，包括首站和隔压站之间长输管网沿线各监测点不同供热工况下的供温数据、循环流量数据、管网属性数据、外部环境参数；

11、根据长输供热管网的物理结构特性和传热原理、流体力学理论，建立长输供热温度传播时间辨识模型；

12、利用历史运行数据对长输供热温度传播时间辨识模型进行训练和参数辨识，确定模型中各参数的取值；

13、根据长输供热温度传播时间辨识模型确定长输供热首站供温与隔压站供温之间的热量传输时间关系，包括温度衰减特性、首站供温变化到各监测点及隔压站供温响应的时间延迟特性；

14、基于确定的热量传输时间关系，结合长输供热首站未来时段的供温计划，对隔压站未来时段的供温进行预测。

15、进一步，所述s2具体包括：

16、根据室外温度和隔压站历史回温数据、循环流量、供回水压力，提取室外温度特征、回温特征和时间序列特征；所述时间序列特征包括隔压站回温日、周、月和季节性变化特征；

17、将提取的室外温度特征、回温特征和时间序列特征作为隔压站回温预测模型的输入，将隔压站回温作为输出，采用机器学习算法进行训练学习后建立隔压站回温预测模型；

18、依据隔压站回温预测模型设定隔压站未来时段的回温值，并依据隔压站未来时段的供温预测值和设定的回温值，计算隔压站未来时段的供回温差；

19、获取隔压站侧连接的热用户历史负荷数据，识别季节性、工作日、假期和室外温度影响因素，建立隔压站侧用户热负荷预测模型，获得隔压站侧用户未来时段对应的热负荷需求；

20、依据隔压站侧用户未来时段对应的热负荷需求和隔压站未来时段的供回温差，利用热力学原理建立流量计算模型，设定长输供热未来时段的动态目标流量。

21、进一步，所述s3具体包括：

22、建立长输供热变流量调节安全机制：对长输供热管网首站、中继泵站和隔压站沿线各监测点的流量、压力、温度、水泵频率的变化进行分析，建立数据变化梯度异常标准，并预先制定长输供热首站、中继泵站和隔压站的水泵频率与长输供热运行温度、流量、压力的安全变化范围，当温度、流量、压力变化范围超过安全变化范围时产生预警；

23、建立长输供热变流量调节运行策略：在长输供热变流量调节安全机制的约束下，以满足长输供热未来时段的动态目标流量为基础，考虑长输供热首站、中继泵站和隔压泵站设置的多级水泵高效运行区间、热网运行动态目标流量、电价因素，建立以能耗最小、经济最优为目标的长输供热多级泵组合节能经济优化运行模型，输出长输供热首站、中继泵站和隔压站的多级泵组合变频调节运行策略，实现长输供热变流量动态调节。

24、进一步，所述多级泵组合变频调节运行策略包括动态目标流量从当前时刻到下一时刻是升流量调节运行时对应开启的水泵台数、水泵启动顺序、运行频率和运行中增泵顺序，以及动态目标流量从当前时刻到下一时刻是降流量调节运行时对应需关闭的水泵台数、水泵关闭顺序、运行频率和运行中减泵顺序。

25、进一步，所述当动态目标流量从当前时刻到下一时刻是升流量调节运行时，还包括设置水泵运行升频机制：水泵运行频率低于设定值时，每次升频幅度不超过第一预设阈值，升频后稳定运行时间不低于预设时间，以及水泵运行频率超过设定值时，每次升频幅度不超过第二预设阈值，升频后稳定运行时间不低于预设时间；所述第一预设阈值大于第二预设阈值；

26、所述当动态目标量从当前时刻到下一时刻是降流量调节运行时，还包括设置水泵运行降频机制：将要关闭的水泵每隔设定时间降低频率设定值，再稳定运行固定时间后，降至水泵频率预设值；以及，在关闭水泵时，按照减泵顺序，将水泵频率先降低至频率阈值，再停运水泵，每台水泵停运后再停运下一台，直至运行中需要关闭的水泵全部完成停运。

27、进一步，所述s4具体包括：

28、获取变流量调节时首站热网加热器对应的历史运行参数，包括加热器循环水流量、水侧温度、水侧压力、汽侧温度、汽侧压力、供热蒸汽量和加热器水位；

29、获取变流量调节时长输供热首站热网加热器至隔压站之间管网历史运行数据，包括首站的循环水进出口压力、进出口温度、循环水流量、水泵运行参数，中继泵站的供水泵进出口压力、进出口温度、回水泵进出口压力、进出口温度、循环水流量、供水泵运行参数和回水泵运行参数，隔压站的回水泵进出口压力、进出口温度、循环水流量，以及管网各监测点的温度、压力、流量；

30、根据获取的变流量调节时首站热网加热器对应的历史运行参数、长输供热首站热网加热器至隔压站之间管网历史运行数据，提取变流量调节时影响首站热网加热器温度的关键特征，并建立变流量调节时首站热网加热器的温度预测模型，获得变流量调节引起的首站热网加热器温度预测值；

31、分析变流量调节引起的首站热网加热器温度预测值与未进行变流量调节的首站热网加热器温度预设值之间的温度变化情况；

32、将连接长输供热源侧机组和首站之间的回路作为供热抽汽回路，从源侧机组中抽取高温高压的供热蒸汽给首站热网加热器供汽，提升首站热网加热器的供水温度；

33、获取变流量调节前后供热抽汽回路中源侧机组和首站加热器的运行参数，结合变流量下对应的首站热网加热器温度变化情况，以维持首站热网加热器供水温度不变为目标，辨识流入热网加热器的供热抽汽流量与热网加热器供水温度之间的变化关系，建立供热抽汽量预测模型，获得变流量调节后未来时段所需的供热抽汽量预测值。

34、进一步，所述首站热网加热器包括：基本加热器和尖峰加热器，每个加热器可由对应的源侧机组提供供热蒸汽；所述基本加热器和尖峰加热器的设计压力、温度不同，在额度运行工况下，基本加热器将热网循环水从低温加热至第一预设温度，尖峰加热器将热网循环水从第一预设温度加热至第二预设温度。

35、进一步，所述s5中，依据供热抽汽量预测值形成进汽调节阀控制指令，包括：建立供热抽汽量与进汽调节阀开度之间的线性关系，并将未来时段所需的供热抽汽量预测值输入至线性关系中，输出未来时段进汽调节阀控制指令；所述供热抽汽量与进汽调节阀开度之间的线性关系表明若需要加大供热抽汽量，则增大进汽调节阀开度；若需要降低供热抽汽量，则减小进汽调节阀开度。

36、进一步，所述在调节热网加热器前端进汽调节阀的开度，控制进入热网加热器的供热蒸汽流量之后，还包括：监测源侧机组排汽温度、排汽压力、热网加热器抽汽压力、抽汽温度是否在安全范围内，若不在安全范围内，则进行异常预警和异常处理。

37、本发明的有益效果是：

38、(1)本发明通过建立长输供热温度传播时间辨识模型，确定长输供热首站供温与隔压站供温之间的热量传输时间关系，并结合长输供热首站供温对隔压站未来时段的供温进行预测；根据室外温度和隔压站历史回温影响数据，设定隔压站未来时段的回温值后，依据隔压站未来时段的供温预测值和设定的回温值，计算隔压站未来时段的供回温差，并结合用户未来时段对应的热负荷需求，设定长输供热未来时段的动态目标流量；能够获知长输供热首站供温随时间和位置的变化特性，对隔压站未来时段的供温进行预测，结合隔压站回温值，计算隔压站的供回温差，能够更精确地估计隔压站未来的供回温差，进而根据用户热负荷需求动态调整目标流量，确保热量分配更加合理和高效，提高系统对热负荷变化的响应速度和调节精度；

39、(2)本发明通过依据长输供热未来时段的动态目标流量进行长输供热首站、中继泵站和隔压站的多级泵组合变流量调节；预测变流量调节时首站热网加热器的温度变化情况，建立以维持首站热网加热器供水温度不变为目标所需的供热抽汽量预测模型；能够通过多级水泵调节实现变流量运行，其目的是为了高效匹配不断变化的热负荷需求，确保供热系统的灵活性和经济性，以及通过预测控制调整抽汽量，可以及时响应流量变化，确保首站热网加热器供水温度保持恒定，即通过变流量动态调节和供热抽汽量预测控制的联合调控，在进行变流量动态调节的同时对供热抽汽量进行控制，实现对长输供热的量-质调节，最终满足用户热负荷需求，确保供暖质量；

40、(3)本发明通过依据供热抽汽量预测值形成进汽调节阀控制指令，通过调节热网加热器前端进汽调节阀的开度，控制进入热网加热器的供热蒸汽流量，满足长输供热目标流量和热负荷需求；能够通过进汽调节阀开度的调节，满足未来时段供热抽汽量预测值，形成进汽调节阀开度与供热抽汽量的线性关系，实现供热抽汽量的按需调节。

41、其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

42、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种结合供热抽汽量联动的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述s1具体包括：

3.根据权利要求1所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述s2具体包括：

4.根据权利要求1所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述s3具体包括：

5.根据权利要求4所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述多级泵组合变频调节运行策略包括动态目标流量从当前时刻到下一时刻是升流量调节运行时对应开启的水泵台数、水泵启动顺序、运行频率和运行中增泵顺序，以及动态目标流量从当前时刻到下一时刻是降流量调节运行时对应需关闭的水泵台数、水泵关闭顺序、运行频率和运行中减泵顺序。

6.根据权利要求5所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述当动态目标流量从当前时刻到下一时刻是升流量调节运行时，还包括设置水泵运行升频机制：水泵运行频率低于设定值时，每次升频幅度不超过第一预设阈值，升频后稳定运行时间不低于预设时间，以及水泵运行频率超过设定值时，每次升频幅度不超过第二预设阈值，升频后稳定运行时间不低于预设时间；所述第一预设阈值大于第二预设阈值；

7.根据权利要求1所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述s4具体包括：

8.根据权利要求7所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述首站热网加热器包括：基本加热器和尖峰加热器，每个加热器可由对应的源侧机组提供供热蒸汽；所述基本加热器和尖峰加热器的设计压力、温度不同，在额度运行工况下，基本加热器将热网循环水从低温加热至第一预设温度，尖峰加热器将热网循环水从第一预设温度加热至第二预设温度。

9.根据权利要求1所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述s5中，依据供热抽汽量预测值形成进汽调节阀控制指令，包括：建立供热抽汽量与进汽调节阀开度之间的线性关系，并将未来时段所需的供热抽汽量预测值输入至线性关系中，输出未来时段进汽调节阀控制指令；所述供热抽汽量与进汽调节阀开度之间的线性关系表明若需要加大供热抽汽量，则增大进汽调节阀开度；若需要降低供热抽汽量，则减小进汽调节阀开度。

10.根据权利要求1所述的长输供热变流量动态调节方法，其特征在于，所述在调节热网加热器前端进汽调节阀的开度，控制进入热网加热器的供热蒸汽流量之后，还包括：监测源侧机组排汽温度、排汽压力、热网加热器抽汽压力、抽汽温度是否在安全范围内，若不在安全范围内，则进行异常预警和异常处理。

技术总结
本发明公开了一种结合供热抽汽量联动的长输供热变流量动态调节方法，包括：建立长输供热温度传播时间辨识模型，确定长输供热首站供温与隔压站供温之间的热量传输时间关系，并结合长输供热首站供温对隔压站未来时段的供温进行预测；结合设定的隔压站回温值，计算隔压站未来时段的供回温差，并结合用户未来时段对应的热负荷需求，设定长输供热未来时段的动态目标流量；依据长输供热未来时段的动态目标流量进行长输供热首站、中继泵站和隔压站的多级泵组合变流量调节；预测变流量调节时首站热网加热器的温度变化情况，建立以维持首站热网加热器供水温度不变为目标所需的供热抽汽量预测模型；依据供热抽汽量预测值形成进汽调节阀控制指令。

技术研发人员：方大俊,孙敬贤,时伟,王鑫
受保护的技术使用者：常州英集动力科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23