[发明专利]基于滚动时域估计理论的热网动态调节运行参数估计方法

说明书

本发明涉及一种基于滚动时域估计理论的热网动态调节网络参数估计方法，属于综合能源系统的运行和控制技术领域。该方法包括：建立热网管道内部温度状态量离散差分格式、基于滚动时域估计理论对质调节运行的热网进行参数估计、建立参数估计的目标函数、建立热网动态运行的约束条件、利用MATLAB优化工具箱求解参数估计结果。本发明同时考虑了供回水网络中的水力工况和热力工况，适应了电‑热耦合网络能量管理系统及调度管理系统中对热力系统可控性、活动性的要求，很好地解决热网在动态运行时的参数估计问题，得到真实网络参数较为准确的估计值。

技术领域

本发明涉及一种基于滚动时域估计理论的热网动态调节参数估计方法，属于综合能源系统的运行和控制技术领域。

技术背景

热网根据供热介质不同可以分为热水供热管网和蒸汽供热管网两类。目前，我国的工业供热多为中高压蒸汽供热管网，民用供热多为热水供热管网。在本发明中我们以热水供热管网进行分析。

热网中的参数具有很强的不确定性。水力工况中，管段的流通能力会因各种内因、外因发生变化，一般用阻力系数描述流体在管道中受阻碍的程度。管段的阻力系数一般采用经验公式计算，真实值与厂家所给数值往往存在一定差异。管道运行时间、直径、材质、热媒种类和内壁腐蚀等多种因素的变化，会使管道中参数的实际值也随之改变，这种不确定性向集中供热系统的网络分析提出了挑战。热力工况中，建模中的散热系数常使用经验参数值，与实际值存在偏差，且散热系数受环境的影响同样存在波动，成为不确定性的重要来源，同样不利于集中供热系统的运行规划。

因此，估计出接近真实值的模型参数，可以更准确的求解、分析热网的运行状态，这对进一步实现热电联产系统状态估计、安全分析与安全控制、优化调度，提高系统管理水平、增加社会总福利都具有非常重要的意义。然而，随着电-热耦合技术的发展，实时调度使得热力系统变为活动可控的，因此用稳态模型描述热力系统是不准确的，因此有必要基于热网的动态调节过程建立新的参数估计方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于滚动时域估计理论的热网质调节运行参数估计方法，充分考虑管道的动态特性，通过对一段连续的动态调节过程进行滚动时域估计，得到网络参数的估计值。

本发明提出的基于滚动时域估计理论的热网质调节运行参数估计方法，包括以下步骤：

(1)从热网的数据采集与监视控制系统中获取从t₁到t_n时刻、间隔时间为Δt的热网运行数据，包括热网中各节点压力H，任意两个节点间支路的流量m，两个节点间支路的首端温度T_f和末端温度T_t，热源和热负荷等效成的连接支路，热功率φ^q，其中上标q表示连接支路，Δt为设定的间隔时间，为采样间隔时间的整数倍，上述运行数据构成n个时刻的测量值列向量z_h；

(2)建立热网管道内部温度状态量离散差分形式的描述：

对于热网中编号为b＝1,2,3,…,Y的管道，将管道按长度Δx的体积分为Z^b段，管道内部状态点编号依次为i＝0,1,2,3,…,Z^b，为保证差分格式的稳定性，Δx的取值需满足Courant-Friedrichs-Lewy条件，即

其中，r称为离散差分格式的网格比，m为任意两个节点间支路的流量，ρ为供热介质的密度，由流体的物性参数表获得，S为热网中支路的管道横截面积，从相应数据手册中获取；

(3)利用滚动时域估计方法，对质调节运行进行参数估计：

(3-1)将t₁到t_n时刻的状态量划分为s个时间窗，每个时间窗内包含I个时刻的状态信息，I＝n/s；