[发明专利]智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法

说明书

本发明公开了一种智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法，包括步骤1，节点布设；步骤2，热网走向方案汇集；步骤3，管段数量布设；步骤4，管段内径计算；步骤5，最低管网造价计算；步骤6，优选热网走向方案确定；步骤7，最佳热网走向方案确定。本发明根据数学规划理论,以经济效益最佳为目标,研究与园区整体规划相协调的区域供热系统管网的最优配置（研究与园区整体规划相协调的管网和站点的最优配置），达到节约投资和运行费用的目的。本项目开展本项目研究，不仅可以为工程规划设计提供理论依据，而且可以为系统进行高效、节能经济运行提供技术保证，具有重要的理论意义和实际应用价值。

技术领域

本发明涉及区域热网系统，特别是一种智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法。

背景技术

区域供热系统在热源结构、热负荷分布和大小以及热力站位置己知的情况下，供热系统优化的核心问题是热网的优化。

输配管网作为区域供热系统的重要组成部分，有规模大、结构复杂,投资巨大等特点。据测算管网的造价占系统总造价的30％-40％。同时,管网的运行费用也高,需要消耗大量的电能。因此,输配管网的规划、设计合理与否,直接关系到系统的投资和运行成本。实现管网的优化配置,可以最大可能地节约投资,降低运行成本,提供系统运行的经济性。

区域热网布局优化问题是指当能源中心站和热力站的位置确定之后，能源中心站和热力站之间管道的连接存在多种方案，在众多的管网连接布局方案中寻找一个最优的管网布局方案，使得优化后的管网在经济性或能源消耗或供能稳定性等某个或某几个性能指标上具有最佳性能。从最优化问题的角度出发，管网布局优化问题实质是管网最优拓扑结构优化问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法，该智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法根据数学规划理论,以经济效益最佳为目标,研究与园区整体规划相协调的区域供热系统管网的最优配置(研究与园区整体规划相协调的管网和站点的最优配置)，达到节约投资和运行费用的目的。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种智能综合能源系统供热管网布局优化设计方法，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℃。