國(guó)外建村科技2005年第26卷 第2期供熱系統(tǒng)優(yōu)化方法研究黃文管昌生武漢理工大學(xué)摘要:對(duì)供熱管網(wǎng)的優(yōu)化方法進(jìn)行研究,建立了多目標(biāo)優(yōu)化模型,并提出了求解方法和步驟。該方法具有普遍性,不僅適用于供熱系統(tǒng)，而且適用于所有管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題?？梢栽诠峁芫W(wǎng)的整體設(shè)計(jì)、初調(diào)節(jié)及其實(shí)時(shí)運(yùn)行指導(dǎo)中發(fā)揮作用。關(guān)鍵詞:供熱系統(tǒng); 優(yōu)化; 求解方法目前,城市集中供熱向自動(dòng)控制、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方向下面分析供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。發(fā)展。建立供熱管網(wǎng)的在線優(yōu)化運(yùn)行系統(tǒng),故障實(shí)時(shí)診高溫水?dāng)嘞到y(tǒng)，以及仿真分析,是保證熱網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的熱源中間換熱站熱用戶.有效手段。統(tǒng)一的、高精度的動(dòng)態(tài)仿真模型是這些系統(tǒng)低溫水的重要基礎(chǔ)。供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì),大多采用常規(guī)設(shè)計(jì)方循環(huán)管網(wǎng)循環(huán)管網(wǎng).法。-些研究人員在供熱系統(tǒng)規(guī)劃的優(yōu)化設(shè)計(jì)方面做圖1供熱系統(tǒng)示意簡(jiǎn)圖.了一些工作,但也存在不足之處,主要在于優(yōu)化模型的如圖1所示,對(duì)供熱系統(tǒng),設(shè)計(jì)前熱用戶為已建立,特別是目標(biāo)函數(shù)-般僅限于投資費(fèi)用,因而不夠知，而熱源及中間換熱站數(shù)量、位置及所轄熱用戶和全面。對(duì)供熱系統(tǒng)而言,其目標(biāo)函數(shù)可取為:(1)系統(tǒng)投管網(wǎng)管徑走向等均為未知。為此,其優(yōu)化設(shè)計(jì)的第資費(fèi)用,即目前常用的優(yōu)化函數(shù);(2)運(yùn)行過(guò)程中的熱步先以投資費(fèi)用為目標(biāo)函數(shù)建立優(yōu)化模型。力消耗。這2個(gè)目標(biāo)函數(shù)有時(shí)是矛盾的、不協(xié)調(diào)的,導(dǎo)管網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)有:投資費(fèi)用f(x)、熱力致不能簡(jiǎn)單地評(píng)價(jià)方案的優(yōu)劣。消耗f。(x),其數(shù)學(xué)模型為文中嘗試對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)中的投資費(fèi)用和系統(tǒng)運(yùn)行F(x)= (f,(x),f(x))T(1)中的熱力消耗進(jìn)行綜合分析,建立管網(wǎng)系統(tǒng)多目標(biāo)p,(x)≤p"Vi∈Sp(2)優(yōu)化規(guī)劃模型,并根據(jù)模型特點(diǎn)確定求解方法,求出t;(x)≤t° V i∈S,(3)最優(yōu)解。x∈S,(4) .1供熱管網(wǎng)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型其中x=(D,t,Q)T供熱系統(tǒng)是由供熱管網(wǎng)、熱源以及熱用戶等組f(x)= 2KlA,(x)L;成的枝狀管網(wǎng)系統(tǒng)。為了保證距離熱源較遠(yuǎn)處的不.利工況點(diǎn)的供熱需求,需要在管網(wǎng).上設(shè)置調(diào)節(jié)閥門(mén)。f;(x)= K.D.L,0,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分為2類:最多的一-類為熱力站,它將式中,D,t,Q分別為管網(wǎng)直徑設(shè)計(jì)向量、溫度設(shè)計(jì)向管網(wǎng)沿線配給的流量轉(zhuǎn)換成2次網(wǎng)的供熱需求;另量、流量設(shè)計(jì)向量;s為設(shè)計(jì)變量可取值集合;p,p"--類是供熱熱源節(jié)點(diǎn)。描述供熱管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行情況為點(diǎn)壓力及壓力上限值;t,t為點(diǎn)終溫及其下限值;的變量有節(jié)點(diǎn)流量、節(jié)點(diǎn)壓力、管道流量和管道壓降Sp為壓力約束的節(jié)點(diǎn)集合;S,為受溫度約束的節(jié)點(diǎn)等。建立供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型就是構(gòu)造整個(gè)系集合;K,K。為常系數(shù);N為管段總數(shù);A,L;為i管統(tǒng)中各種變量之間的關(guān)系,以描述供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的段中國(guó)煤化工號(hào)管段直徑;Ot,為i號(hào)管運(yùn)行情況。通過(guò)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,-方面可以由MHCNM HG一部分變量的值求另一部分變量的值,如由節(jié)點(diǎn)的2供熱系統(tǒng)優(yōu)化方法流量可以求出各熱力站的壓力、各管段的流量等,為系統(tǒng)的仿真研究奠定基礎(chǔ);另-方面,它也為進(jìn)行供按照最優(yōu)化理論，可用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法求解。實(shí)際計(jì)熱管網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃提供了條件。算中發(fā)現(xiàn)，隨著階段數(shù)的增多,運(yùn)算量將巨幅增加而消81國(guó)外建材科技2005年 第26卷第2期耗大量計(jì)算機(jī)內(nèi)存和計(jì)算機(jī)時(shí)間，故將其轉(zhuǎn)化成線性(3)檢驗(yàn)分層數(shù)規(guī)劃問(wèn)題，以快速求解。對(duì)于該線性規(guī)劃問(wèn)題可用內(nèi)點(diǎn)當(dāng)k=m時(shí),輸出xr=x"當(dāng)k