集中供热网的可及性分析

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1、集中供热网的可及性分析Accessibilityanalysisofdistrictheatingulti-heatsourcesandmulti-loopssystem,describesamathematicalmodelfortheanalysisanditssolutionbasedonamixedgenericalgorithm.entoftheoperationconditionsandutilizationofthedeliverability.Givesanexampleofusingtheprocedure.Key1引言　　集中供热与传统的分散供热相比，具有减少环境污

2、染、节约能源等优点。因此，在我国获得了广泛的应用。集中供热网作为连接所有用户和热源的桥梁，担负着输送和分配热量的任务。集中供热管网的投资非常可观，由于许多热网辐射半径很大，其动力消耗也占有很大的比重，因此对它的研究具有非常重要的意义。　　近年来，为了提高系统运行的可靠性、经济性及灵活性，一些城市纷纷建立了多热源环形网的供热格局。但由于运行管理水平相对较低，对多热源的协调运行缺乏了解，对环形网的运行认识不足，在运行时却不得不将各热源"解裂"，甚至将各环切断，采用"环状管网，枝状运行"的模式，没有充分发挥系统的能力。目前国内已有少数地方采用了环状运行的模式，也看到了环状运行在提高管网的输送

3、能力、改善系统的水力工况方面的好处。但往往简单地认为将干管上所有的阀门打开即可得到最佳的工况，对特定的系统到底应该如何运行缺乏研究，对于实际的运行工况也不能做到"心中有数"，没有系统的理论指导，因此对于环形网的认识也必然是片面的、不准确的。　　实际上，正是多热源环形网的不断推广应用，使得对于集中供热网的可及性研究显得更为迫切。不同于模拟问题，可及性分析是指在给定的用户流量的情况下，分析管网能否达到该流量分布，以及应该如何达到。对于环形管网，就是要分析干管上阀门应该如何配置和调节，才能达到最优运行工况，从而满足各用户的要求，而且运行泵耗最小。　　本文首次提出了可及性分析的概念。文中将集中

4、供热网分为枝状网、多热源、环形网几个部分，分别进行研究，探讨了数学模型的建立以及具体的分析方法。可及性分析对管网的设计，改造、扩容以及实际的运行调度都有重要的指导意义，文中最后针对我国东北的一个热网进行了具体分析。2集中供热网的数学描述　　为便于说明问题，同时也为了减小问题的规模，我们将集中供热分为供水干管、回水干管以及热源与用户三个部分。对于串联系统的管网以及其它特殊管网，可在此基础上另行分析。　　供回水干管系统的特点是，它与热源及用户相连的节点都是源或汇，其进、出流量即为相应用户或热源的流量。下面以供水侧管网为例进行讨论。　　根据基尔霍夫定律可以得到以下关系式：　　　　　AG=Q（

5、1）　　　　　ATPd=S

6、G

7、G+Zd-Hp（2）　　其中A为关联矩阵，若该管网的节点数为N+1，支路数为B，则A为N×B维的矩阵，各元素按下式规定：当支路bj与节点ni相关联，且其方向离开ni当支路bj与节点ni相关联，且其方向指向ni当支路bj与节点ni不相关联，　　G=（G1，G2，……GB）T，为各支路的流量向量，Q=（Q1，Q2，……QN）T为各节点的流量向量，入流为正，出流为负。　　　　　Pd=（Pd<sup>1，Pd2，……PdN）T　　　　　Zd=（Zd1，Zd2，……ZdN）T　　分别是各节点相对于参考节点的压力差和高差向量，若已知参考节点的压力和高度，

8、由此就可确定各节点的压力和高度。　　HP为各支路的水泵扬程向量，可以认为第i支路的水泵扬程Hpi=ai+biGi+ciGi2。若该支路没有水泵，则Hdi=0　　　　　S=diag(S1,S2,…,SB)　　　　　

9、G

10、=diag(

11、G1

12、,

13、G2

14、,…,

15、GB

16、)　　若将所有支路分为树支和链支两个部分，则式（1）可转化为　　　　　G1=A1-1Q-A1-1A2G2（3）　　其中，A=（A1A2），A1，A2分别是树支矩阵和链支矩阵，G1，G2分别是树支流量向量和链支流量向量。　　由式（3）可以看出，只有链支流量向量是独立变量。　　对于可及性问题，根据各用户的流量要求可以确定Q向量，若为

17、枝状管网，则没有链支，可以证明A矩阵为方阵，并且是可逆的，支路流量向量可由下式表出：G=A-1Q。若为多环管网，则环的个数即为链支流量向量的维数，所有支路的流量由该链支流量向量唯一确定。　　回水侧管网同样满足以上各式。3枝状网的分析方法　　可及性分析与模拟分析问题不同，它是在已知各用户流量分配要求的情况下，分析系统能否满足这一要求，若能满足，应该如何运行、调节才最省能。分别考察供、回水侧干管管网，根据第2节中的基本方程程可以得出：　　各支路的流