一種多熱源環狀管網的優化設計方法

2023-11-07 15:58:32

一種多熱源環狀管網的優化設計方法
【專利摘要】本發明公開了一種多熱源環狀管網的優化設計方法，它包括多熱源環狀管網優化模型的建立步驟和採用遺傳算法對優化模型進行求解步驟，確切地講，多熱源環狀管網優化模型以管網的年折算費用為目標函數，以管網管徑和循環水泵揚程等參數為優化變量，以及管網參數的優化是採用遺傳算法進行的。通過本發明優化方法，使設計的多熱源環狀管網即能滿足其在不同運行工況下的可及性，又能保證管網具有較好的經濟性。
【專利說明】一種多熱源環狀管網的優化設計方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及集中供熱管網的優化設計方法，尤其涉及待建的多熱源環狀集中供熱管網的優化設計方法。
【背景技術】
[0002]多熱源環狀管網可以根據供暖季節熱負荷的變化規律，合理調節熱源的運行數量和次序，實現供熱系統的高效節能運行。即在滿足負荷要求的條件下，優先運行效率高、成本低的熱源，以縮短效率低、成本高的熱源在採暖季的運行時間，從而降低運行成本，實現運行節能。根據熱源的運行狀況，多熱源環狀管網的正常運行工況可以劃分為基本工況、調節工況和設計工況。基本工況是只有基本熱源投入運行；調節工況除基本熱源投入運行，尚有一個或一個以上調節熱源分別或同時參與運行；設計工況為環狀管網上所有熱源均處於運行狀態。
[0003]在不同的運行工況下，多熱源環狀管網的可及性狀況將發生較大變化。管網的可及性是保障管網供熱效果的決定因素。多熱源環狀管網的設計，必須能夠滿足其在不同工況下的可及性。而通過對實際運行的管網調查發現，多數管網只能滿足部分工況的可及性。針對這種現象，部分學者提出了環狀管網採用相同管徑，或按各種工況分別進行設計，管段管逕取其最大值的做法。這些做法雖然可以改善管網在不同工況下的可及性，但無疑會大幅度增加多熱源環狀管網的工程投資。因此，採用優化方法，合理確定管網結構參數，使得管網在滿足各種工況的可及性的前提下，同時具有較好的經濟性，是非常必要的。
[0004]與本發明最接近的現有技術是在《防災減災工程學報》2010年第30卷第9期公開的「基於遺傳算法的多熱源環狀熱網優化設計」 一文。在該文中公開了以下技術，即「利用遺傳算法，對建立的熱網管徑優化的數學模型進行求解，從而獲得優化的熱網管徑」的技術措施。在該技術措施中，熱網管徑的優化模型沒有考慮熱網在不同運行工況下的年運行費用及管網可及性變化的問題，同時存在優化模型中沒有引入懲罰修正項、未給出明確的遺傳算法優化方法及明確的水力計算方法等問題。
[0005]本發明 申請人:曾經申請了一種名為「多熱源環狀管網可及性分析判定方法及其改善方法」(申請號2013105373282)的發明專利，該發明中提出的分析判定方法是建立在管網結構參數(包括管段管徑、循環水泵性能參數)和運行工況確定的情況下，通過定量分析各熱源所提供的循環壓頭能否滿足熱網在該工況下實現預定的流量分配所需的資用壓頭，來判定管網在這種工況下的可及性。其中的可及性分析判定方法不僅適用於既有多熱源環狀管網的可及性分析，也可以用於待建管網各種設計方案的可及性分析，以便能夠在滿足可及性條件的各種方案中篩選出經濟性好的方案，作為管網設計的依據。

【發明內容】

[0006]本發明的目的是克服上述「基於遺傳算法的多熱源環狀熱網優化設計」技術中存在的缺點，通過方法改進，提供一種合理的多熱源環狀管網的優化設計方法，通過這種優化方法，使設計的多熱源環狀管網即能滿足其在不同運行工況下的可及性，又能保證管網具有較好的經濟性。
[0007]為達到上述目的，本發明的優化設計方法是在計算機上實現的，它包括多熱源環狀管網優化模型的建立步驟和採用遺傳算法對優化模型進行求解步驟，確切地講，多熱源環狀管網優化模型以管網的年折算費用為目標函數，以管網管徑和循環水泵揚程等參數為優化變量，以及管網參數的優化是採用遺傳算法進行的。具體技術方案如下:
[0008]第一步:建立多熱源環狀管網優化數學模型
[0009]優化數學模型用以下公式表示:
[0010]
【權利要求】
1.一種多熱源環狀管網的優化設計方法，其特徵在於，它是在計算機上實現的，它包括多熱源環狀管網優化模型的建立步驟和採用遺傳算法對優化模型進行求解步驟，確切地講，多熱源環狀管網優化模型以管網的年折算費用為目標函數，以管網管徑和循環水泵揚程等參數為優化變量，以及管網參數的優化是採用遺傳算法進行的；具體技術方案如下:第一步:建立多熱源環狀管網優化數學模型優化數學模型用以下公式表示:
【文檔編號】G06F17/50GK103761385SQ201410022860
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優先權日:2014年1月17日
【發明者】徐文忠, 張丹, 梁慶, 張永勝, 韓欣欣 申請人:河南理工大學