基于遺傳算法的供熱管網(wǎng)阻力系數(shù)優(yōu)化辨識(shí)研究.pdf

1、供熱系統(tǒng)的規(guī)模日益擴(kuò)大、管網(wǎng)結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，因此各供熱企業(yè)迫切的需要建立準(zhǔn)確完善的管網(wǎng)水力仿真模型來輔助運(yùn)行管理。本文利用供熱系統(tǒng)已有的觀測(cè)數(shù)據(jù)（節(jié)點(diǎn)壓力、管道流量），提出基于優(yōu)化計(jì)算的管網(wǎng)阻力系數(shù)辨識(shí)方法，該方法可以顯著改善已有水力模型的仿真效果，使建立的水力模型能夠有效指導(dǎo)工程實(shí)踐。
　　本文在第2章首先基于質(zhì)量、能量平衡和管道壓降方程，建立了流體網(wǎng)絡(luò)的水力計(jì)算模型；接著對(duì)節(jié)點(diǎn)分析法的求解流程進(jìn)行了分析，并與基本回路法進(jìn)行了比較

2、；然后闡述了實(shí)際熱網(wǎng)水力建模的基本步驟及注意事項(xiàng)，指出估計(jì)管道阻力系數(shù)初始值的困難性；最后分析了基于一組壓力、流量觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)阻力系數(shù)解析辨識(shí)的充要條件，并對(duì)多組觀測(cè)數(shù)據(jù)下的解析辨識(shí)進(jìn)行了簡要分析，指出解析辨識(shí)方法在實(shí)際工程應(yīng)用中的局限性。
　　當(dāng)觀測(cè)數(shù)據(jù)不滿足解析辨識(shí)的條件時(shí)，本文在第3章借鑒系統(tǒng)辨識(shí)的相關(guān)研究成果，提出一種基于遺傳算法的優(yōu)化辨識(shí)方法，該方法將模型的參數(shù)辨識(shí)轉(zhuǎn)化為復(fù)雜約束條件下的非線性規(guī)劃問題；為了降低求解難度加

3、快計(jì)算速度，本文引入管網(wǎng)水力計(jì)算模塊來自動(dòng)滿足優(yōu)化問題的隱式約束。本章最后對(duì)遺傳算法工具箱的具體參數(shù)設(shè)定進(jìn)行了介紹。
　　本文在第4章基于一定的工程背景建立了一個(gè)熱網(wǎng)的理論模型，該理論模型管道的連接方式，熱源、熱力站和循環(huán)泵的相關(guān)參數(shù)亦根據(jù)實(shí)際工程需要進(jìn)行了設(shè)定。在模型建立之后，接著利用節(jié)點(diǎn)壓力法對(duì)理論模型在不同工況下的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，得到多組“假想”的觀測(cè)數(shù)據(jù)；然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)編寫了相應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)；最后利用遺傳算法對(duì)優(yōu)化

4、問題進(jìn)行了求解，得到了阻力系數(shù)的辨識(shí)值并對(duì)辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)估。另外本章還采用敏感性分析方法對(duì)辨識(shí)誤差進(jìn)行了分析。結(jié)果表明優(yōu)化辨識(shí)方法能夠得到較為準(zhǔn)確的模型參數(shù)值。
　　第5章基于實(shí)際供熱系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)優(yōu)化辨識(shí)方法的有效性進(jìn)行了。首先將大慶讓龍集中供熱系統(tǒng)2014~2015季度設(shè)計(jì)工況下的一組觀測(cè)數(shù)據(jù)作為算法的已知條件，對(duì)整個(gè)管網(wǎng)所有管道的阻力系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化辨識(shí)；然后利用另外兩組調(diào)節(jié)工況的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)校正后的熱網(wǎng)模型仿真結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。結(jié)