[发明专利]城市集中供热系统升降温过程预测分析方法及其系统

权利要求书

1.一种城市集中供热系统升降温过程预测分析方法，其特征在于，包括：

获取运行数据；

构建供热系统拓扑结构；

根据运行数据及供热系统拓扑结构构建升降温过程动态映射模型；

获取信息；以及

根据信息通过升降温过程动态映射模型预测各热力站及用户室温在预设时间段内的升降温过程；

所述运行数据包括：热源温度、热力站温度、热用户温度和供热系统结构数据；

所述构建供热系统拓扑结构的方法包括：

根据图论对供热管网结构进行建模，以建立供热系统拓扑结构；

所述根据运行数据及供热系统拓扑结构构建升降温过程动态映射模型的方法包括：

基于供热系统拓扑结构构建升降温过程动态映射模型；

所述升降温过程动态映射模型包括：温度响应分模型和滞后时间分模型

所述温度响应分模型包括：一次侧温度响应子模型和二次侧温度响应子模型；

所述一次侧温度响应子模型为：

所述二次侧温度响应子模型为：

其中，Q₀、M_i、Q_j和Q'_j分别为热源供热量、换热站散热量、一次侧管网散热量和二次侧管网散热量；C_p为一次侧热水比热容；q_j、q_i分别为一次侧第j条管网流量和第i个换热站的流量；T_j,g、T_j,h、T_i,g、T_i,h分别为一次侧管网和换热站的供水温度、回水温度；Q'_i为用户室内散热器散热量；ε为无量纲比热系数；W_min为散热器中热流体流量当量；t_i,g、t_i,n分别为散热器热水温度、用户室内空气温度；n、m、x分别为供热系统中的换热站数量、一次侧管网数量和终端用户数量；

所述滞后时间分模型包括：水力工况基本子模型、管网滞后时间子模型和总滞后时间子模型；

所述水力工况基本子模型为：

所述管网滞后时间子模型为：

所述总滞后时间子模型为：

其中，A为管网关联矩阵，为n×m阶矩阵，即供热系统拓扑结构，其中节点为n+1，m为一次侧管网数量；

B_f为管网的基本回路矩阵，为(m-n)×m阶矩阵；G为管段流量向量，G＝(G₁,G₂,…，G_m)；ΔH为管段阻力压降，ΔH＝(ΔH₁,ΔH₂,…,ΔH_m)；S为管段阻力特征系数矩阵，S＝diag{S₁,S₂,…,S_m}；|G|为管段流量G的绝对m阶对角矩阵，|G|＝diag{|G₁|,|G₂|,…,|G_m|}；DH为管段的水泵向量，DH＝(DH₁,DH₂,…,DH_m)^T，当管段无水泵时，DH＝0，当管段有水泵时，DH为水泵扬程；Z为管段支路中两节点的位能差向量，Z＝(Z₁,Z₂,…,Z_m)^T；q_j为第j条一次侧管网的流量；v_j为第j条供水边内流体流速，单位m/s；d_j为第j条供水边管径；l_j为第j条供水边管长；τ_j为流体通过第j条供水边需要的时间；τ_i为第i个换热站滞后时间；q_i为第i个换热站流量；η为换热站中影响传热时间的变量综合；τ₀、τ₁、τ₂、τ₃分别为总滞后时间、一次侧滞后时间、二次侧滞后时间、换热站滞后时间；ψ为二次侧滞后时间修正系数；

根据温度响应分模型和滞后时间子模型获取各节点、换热站、热用户的温度及温度变化时间。