[发明专利]智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法

权利要求书

1.一种智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，节点布设：热水管网包括c个片区，在热水管网中布设g个节点，其中一个节点代表热力站，位置能调整；g-1个节点代表热用户，位于c个片区中，c≤g-1，每个片区均具有至少一个热用户节点；

步骤2，热网走向方案汇集：以热力站当前位置为起始节点，以将c个片区全覆盖为原则，寻找出所有可能的d种热网走向方案，d＞5；

步骤3，管段数量布设：假设步骤2中每种热网走向方案所包含的总节点数量为m，m≤g；

每种热网走向方案所需铺设的管段数量为n，则n＝m-1；

步骤4，管段内径计算：对步骤3中每种热网走向方案中铺设的每段管段，均按照如下公式进行管段内径的计算：

式中，d_j为某种热网走向方案中第j段管段的内径，单位m；

Δ₁为管段内壁绝对粗糙度，为常数；

ρ₁为水密度，是关于水温度t的函数，在对热水网中，

R₁为设计的热水网比摩阻，单位为p_a/m；

Q_j为第j段管段的热负荷，单位为MW；

C为水的比热；

t_ng为设计的热水网供水温度，单位为℃；

t_nh为设计的热水网回水温度，单位为℃；

步骤5，最低管网造价minS计算，计算方法如下：

f(d_j)＝a+b·d_j

式中，S为某种热网走向方案的管网总造价，单位为万元；

l_j为某种热网走向方案中第j段管段的长度，单位为米；

f(d_j)为第j管段的单位长度造价，单位为万元/米；其中，a和b为回归系数；

最低管网造价求解时，先对每种热网走向方案构建一份连通图，其中，m个节点作为m个连通分量，以f(d_j)与l_j两者的乘积，作为连通图中待选取的权值边；采用最小树生成法获得与连通分量相匹配的权值最小的边，直至m-1条权值最小边选取完成；

步骤6，优选热网走向方案确定：对步骤2汇集的d种热网走向方案，均按照步骤5，计算每种热网走向方案的最低管网造价，从计算的d种最低管网造价中选取前五种总价最低的热网走向方案，作为优选热网走向方案；

步骤7，最佳热网走向方案确定：一次或两次更换热力站位置，重复步骤2至步骤6，得出10种或15种优选热网走向方案，从总造价和管网布设难易角度考虑，在10种或15种优选热网走向方案中选取一种热网走向方案，作为最佳热网走向方案。

2.根据权利要求1所述的智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法，其特征在于：在步骤4中，第j段管段热负荷Q_j的计算方法包括如下步骤：

步骤41，计算设计水流量，计算公式如下：

Q_1j＝C·G_j·(t_ng-t_nh)·10^-6

式中，Q_1j为第j段管段的设计热负荷，单位为MW；G_j为第j段管段的设计水流量；

步骤42，设计水流量验证：按照步骤41，计算某种热网走向方案中所有管段的设计水流量；并将计算出的所有管段的设计水流量代入节点流量平衡方程中，进行验证；当验证合格时，则第j段管段热负荷Q_j等于第j段管段的设计热负荷Q_1j；否则，则需根据节点流量平衡方程，对各管段的水流量进行调整，使其满足节点流量平衡方程；此时，第j段管段热负荷Q_j将根据调整后的第j段管段的水流量计算得出。

3.根据权利要求1所述的智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法，其特征在于：步骤4中，Δ₁＝5×10^-4。