集中供热网的可行分析

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1、集中供热网的可及性分析来源：互联网

2、作者：

3、2007-10-26

4、编辑：admin1 引言    集中供热与传统的分散供热相比，具有减少环境污染、节约能源等优点。因此，在我国获得了广泛的应用。集中供热网作为连接所有用户和热源的桥梁，担负着输送和分配热量的任务。集中供热管网的投资非常可观，由于许多热网辐射半径很大，其动力消耗也占有很大的比重，因此对它的研究具有非常重要的意义。    近年来，为了提高系统运行的可靠性、经济性及灵活性，一些城市纷纷建立了多热源环形网的供热格局。但由于运行管理水平相对较低，对多热源的协调运行缺乏了解，对

5、环形网的运行认识不足，在运行时却不得不将各热源"解裂"，甚至将各环切断，采用"环状管网，枝状运行"的模式，没有充分发挥系统的能力。目前国内已有少数地方采用了环状运行的模式，也看到了环状运行在提高管网的输送能力、改善系统的水力工况方面的好处。但往往简单地认为将干管上所有的阀门打开即可得到最佳的工况，对特定的系统到底应该如何运行缺乏研究，对于实际的运行工况也不能做到"心中有数"，没有系统的理论指导，因此对于环形网的认识也必然是片面的、不准确的。    实际上，正是多热源环形网的不断推广应用，使得对于集中供热网的可及性研究显得更为迫切

6、。不同于模拟问题，可及性分析是指在给定的用户流量的情况下，分析管网能否达到该流量分布，以及应该如何达到。对于环形管网，就是要分析干管上阀门应该如何配置和调节，才能达到最优运行工况，从而满足各用户的要求，而且运行泵耗最小。    本文首次提出了可及性分析的概念。文中将集中供热网分为枝状网、多热源、环形网几个部分，分别进行研究，探讨了数学模型的建立以及具体的分析方法。可及性分析对管网的设计，改造、扩容以及实际的运行调度都有重要的指导意义，文中最后针对我国东北的一个热网进行了具体分析。2 集中供热网的数学描述    为便于说明问题，同

7、时也为了减小问题的规模，我们将集中供热分为供水干管、回水干管以及热源与用户三个部分。对于串联系统的管网以及其它特殊管网，可在此基础上另行分析。    供回水干管系统的特点是，它与热源及用户相连的节点都是源或汇，其进、出流量即为相应用户或热源的流量。下面以供水侧管网为例进行讨论。    根据基尔霍夫定律可以得到以下关系式：    AG=Q（1）    ATPd=S

8、G

9、G+Zd-Hp （2）    其中A为关联矩阵，若该管网的节点数为N+1，支路数为B，则A为N×B维的矩阵，各元素按下式规定：        G=（G1，G2，……

10、GB）T，为各支路的流量向量，Q=（Q1，Q2，……QN）T为各节点的流量向量，入流为正，出流为负。    Pd=（Pd^{1，Pd2，……Pd N）T    Zd=（Zd1，Zd2，……Zd N）T    分别是各节点相对于参考节点的压力差和高差向量，若已知参考节点的压力和高度，由此就可确定各节点的压力和高度。    HP为各支路的水泵扬程向量，可以认为第i支路的水泵扬程Hpi =ai+bi Gi+ci Gi2。若该支路没有水泵，则Hd i =0    S=diag(S1,S2,…,SB)}    

11、G

12、=diag(

13、G1

14、

15、,

16、G2

17、,…,

18、GB

19、)    若将所有支路分为树支和链支两个部分，则式（1）可转化为    G1=A1-1Q-A1-1A2G2 （3）    其中，A=（A1A2），A1，A2分别是树支矩阵和链支矩阵，G1，G2 分别是树支流量向量和链支流量向量。    由式（3）可以看出，只有链支流量向量是独立变量。    对于可及性问题，根据各用户的流量要求可以确定Q向量，若为枝状管网，则没有链支，可以证明A矩阵为方阵，并且是可逆的，支路流量向量可由下式表出：G=A-1Q。若为多环管网，则环的个数即为链支流量向量的维数，所有支路的流量

20、由该链支流量向量唯一确定。    回水侧管网同样满足以上各式。3 枝状网的分析方法    可及性分析与模拟分析问题不同，它是在已知各用户流量分配要求的情况下，分析系统能否满足这一要求，若能满足，应该如何运行、调节才最省能。分别考察供、回水侧干管管网，根据第2节中的基本方程程可以得出：    各支路的流量为：    G=A-1Q（4）    各节点与参才节点的压力之差为：    Pd =（A-1）T（S

21、G

22、G+Z d -Hp）(5)    若参考节点的压力为p0，则各节点的压力为    P=Pd+p0l（6）    其中l为单位

23、向量。    3．1单热源枝状网    一简单单热源管网及其供、回水侧管网网络图如图1所示。图1某一单热源枝状网示意图及供、回水侧的干管网络图    当水泵已选定，且转速已定时，根据总循环水量，可以确定主循环泵的扬程Hp0，假定泵入口为定压点，压力Hr0为，则供