[发明专利]基于内部守恒的蒸汽供热网络动态仿真方法

权利要求书

1.基于内部守恒的蒸汽供热网络动态仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立蒸汽供热网络的动态仿真模型：所述动态仿真模型包括蒸汽网络的质量模型、动量模型和能量模型，确定动态仿真模型的输入量和输出量；

S2，建立可行的差分格式：将步骤S1建立的动态仿真模型中的偏微分方程差分为代数方程组；

S3，输入系统设备、网络和负荷参数，设置全网压力、流量初值和各用户处初值，通过三个守恒方程迭代求取并输出全网状态信息，实现蒸汽供热网络的动态仿真。

2.如权利要求1所述的基于内部守恒的蒸汽供热网络动态仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中蒸汽网络的动态仿真模型为：

其中，三个方程从上到下分别为蒸汽管网的质量守恒方程(连续性方程)、动量方程、能量方程。

式中：ρ表示工质密度；t为时间；N表示节点总数；G_ij表示节点i，j之间的质量流量；V_i表示节点i的容积；H_ij表示节点i，j之间宏观动能、势能及动力源之间产生的压力；U_ij表示节点i，j之间的流体流速；表示沿程阻力和局部阻力损失；λ表示沿程阻力系数，L表示管道长度，d表示管道直径，ξ表示管道当量阻力系数；u_i表示节点i的内能；h_j表示节点j的焓。Q_i表示节点i的热量。D_ij表示节点i，j之间的连接方式(i＝1，2，...，N；j＝1，2，...，N),具体含义是：

。

3.如权利要求1所述的基于内部守恒的蒸汽供热网络动态仿真方法，其特征在于，所述步骤S1中，热网动态仿真模型的输入量为：

1)除平衡节点外所有供热源的供汽压力PSupply_i(i∈PMatrix)

2)所有热负荷处的取用流量Gij(i∈NodeUser_i)

3)所有热源处的热力学热量Q_i(i∈NodeSupply_i)

4)蒸汽热网的初始动量参数H_ij(i,j∈D_ij)

5)热网的拓扑参数D_ij和管道的物理参数ρ

其中：NodeSupply_i表示蒸汽管网中供汽站的节点集合；NodeUser_i表示所有负荷节点(用户)的集合；PMatrix表示所有供汽站点压力集合，E表示管网中所有节点的集合；所述动态仿真模型的输出量为：

1)任意时刻热网的焓值分布情况h_i

2)任意时刻每条管道的流量G_ij

3)任意时刻每个节点的压力P_i(i∈V)

4)任意时刻每个节点的宏观动量H_ij。

4.如权利要求2所述的基于内部守恒的蒸汽供热网络动态仿真方法，其特征在于，所建立的内部守恒方法守恒格式如下式所示：

其中，前三个方程从上到下分别为内部守恒的三个方程的守恒形式，第四条方程表示内部节点与环境(定义为第N节点)之间的物质交换。

式中：表示工质可压缩能力(kg/MPa)；表示管道惯性系数；表示管道的摩擦阻力系数；M_i＝Vρ表示节点i内流体质量；Q＝V[T_envir-0.5(T_in+T_out)]；表示推进功对流体温度的影响，通常比传热的影响要小，因而可以忽略不计；p_a表示环境大气的压力(MPa)；表示孤立节点i泄露到环境大气的时间常数(s)。