(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202110608758.3 (22)申请日 2021.06.01 (71)申请人 上海漕泾热电有限责任公司 地址 201507 上海市金山区化学工业区联 合路69号 (72)发明人 郭赉佳　吴丁飞　钟崴　李岚　 (74)专利代理 机构 上海集信知识产权代理有限 公司 31254 专利代理师 周成 (51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 30/28(2020.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/12(2006.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种蒸汽热网建立、 优化及改造方法 (57)摘要 本发明公开了一种模型与量化指标结合的 蒸汽热网建立方法， 包括以下步骤： 对蒸汽管网 建立节点处的水力平衡方程； 建立热平衡方程， 求得管线段的压降和温降； 联立上述水力平衡及 热力平衡方程， 求解多热源 联合供热的闭合式蒸 汽热网模型。 本发明还公开了一种模 型与量化指 标结合的蒸汽 热网的优化方法、 模 型与量化指标 结合的蒸汽 热网的改造方法， 能够根据蒸汽热网 的机理模型仿真结果， 利用效益量化指标对不同 优化改造方案进行评估， 更加科学、 合理地选择 热网改造方案 。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 115422688 A 2022.12.02 CN 115422688 A 1.一种模型与量 化指标结合的蒸汽热网建立方法， 其特 征在于， 包括下步骤： 对蒸汽管网建立节点处的水力平衡方程； 建立热平衡方程， 求得 管线段的压降和温降； 联立上述水力平衡及热力平衡方程， 求 解多热源联合供 热的闭合式蒸汽热网模型。 2.如权利要求1所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法， 其特征在于， 所 述水力平衡方程是针对含有l个节点、 m条管段、 n个闭环回路 的蒸汽管网， 由基尔霍夫第一 定律建立节点处的流 量守恒方程： LR＝Q                                      (1) 其中： L为节点管道关联阵； R为各个管道内的流量向量， R＝[R1,R2, …,Rm]T； Q为各节 点净质量 流量的向量， Q ＝[Q1,Q2, …,Ql]， 流入该节点 为正值， 流出该节点为负值。 3.如权利要求1所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法， 其特征在于， 所 述管线段的压降公式为 ΔH＝ ε|R|R+ΔZ ‑P                              (2) 式中： P为 闭合回路中管网水泵 的压力降矩阵， 不存在水泵时， 取P＝0； ε为管线段的阻 力修正系数；△Z为管线段地理标高最大值与最小值的差值。 4.如权利要求1所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法， 其特征在于， 所 述管线段的温降与管线段的焓降和散热量有关， 所述焓降的计算式为 其中： hin， hout为管段进、 出口焓值； Vin， Vout为管段进、 出口流速； Q1为管线段的热损失； q 为管线段的质量 流量； 所述散热量所述单位长度管线段的热损失Q1的计算式为 Ql＝KπDo(Tm‑Ta)       (4) 式(6)中， 管线段的外径DO与换 热系数K计算式分别为式(7)和(8)： Do＝Dm2 δp+2 δisu1+2 δisu2     (5) 其中： Tm为蒸汽温度； Ta为环境温度； Dm为管道内径； δp为管壁厚度； δisu1， δisu2分别 为内、 外层保温层厚度； λp， λisu1， λisu2分别为管道管壁导热系数、 内层保温层导热系数与 外层保温层导热系数； hm为蒸汽和管壁的对流 换热表面传热系数； ha为管道外保 温层和外界 环境的对流换 热表面传热系数； hr为管道外保温层与外界环境的辐射传热系数。 5.一种模型与量化指标结合的蒸汽热网优化方法， 其特征在于， 包括如权利要求1 ‑4任 一项所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网建立方法， 所述模型与量化指标结合的蒸 汽热网的优化方法还 包括以下步骤：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115422688 A 2设定可用管道集， 构建蒸汽热网管道组成向量； 设定评估热网运行效益的量 化指标。 6.如权利要求5所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网优化方法， 其特征在于， 所 述可用管道集为当前热网所有 管道类型与改造可选管道类型的集合； 所述蒸汽热网管道组 成向量为在管道数量为m的热 网中， 改造前的管道组成向量为A＝[a1,a2,...,am]， 其中ai∈ Stube， 改造后的管道组成向量 为Β＝[b1,b2,...,bm]， 其中bi∈Stube。 7.如权利要求5所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网的优化方法， 其特征在于， 所述效益的量 化指标δ包括达标系数 F和成本系数C， 所述效益 量化指标表达式如下： δ ＝FxCy        (7) 式中： F为达标系数， C为成本系数。 8.如权利要求7所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网优化方法， 其特征在于， 所 述达标系数 F表达式如下： 其中： Pi为热网上用户i的计算压力； Ti为热网上用户i的计算温度； Tli， Thi为用户i的合 同值温度的上 下限； Pli， Phi为用户i的合同值压力的上 下限； n为用户个数。 9.如权利要求7所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网的优化方法， 其特征在于， 所述成本系数C表达式为 C＝(Ct+C0)/C0        (10) 其中： C0为热网的运营成本， Ct为热网的改造成本； 所述成本系数考虑热网的运营成本以及改造成本， 其中运营 成本C0由热网运营方提供， 在同一供汽状态下保持不变； 改造成本考虑更 换管道带来的成本， 其表达式如下： 其中： m为热网管道数量， ai为改造前的管道组成向量A中元素， bi为改造后的管道组成 向量B中元素， sigmoid(a,b)为判断管道是否需要改造的激活函数， g(bi)为将一条管道改 造为bi所需成本 。 10.一种模型与量化指标结合的蒸汽热网改造方法， 其特征在于， 包括如权利要求5 ‑9 任一项所述的一种模型与量化指标结合的蒸汽热网优化方法， 所述模型与量化指标结合的 蒸汽热网改造方法还 包括以下步骤： 建立热网优化改造方案约束； 建立以效益指标最大化为核心 的优化函数， 利用遗传算法对优化函数进行求解， 选择 最佳改造方案 。 11.如权利要求10所述的一种 模型与量化指标结合的蒸汽热网改造方法， 其特征在于，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115422688 A 3