一种集中供热方法及系统与流程

本发明涉及集中供热技术领域，特别是涉及一种集中供热方法及系统。

背景技术：

随着节能技术的推广应用，采暖能耗强度持续下降，但由于北方城镇采暖面积的增加进而导致采暖能耗总量也在逐年增加。随着供热规模的增加，供热管网的运行流量逐年增加，导致供热站的输送能耗逐年增加。

在供热规模发展的过程中，管网流量越来越大，最不利环路越来越长，管网压降越来越大。为了适应集中供热负荷逐年增加的需要，在供热管网改造受限的情况下，一般集中供热采用以下三个技术方案：更换热源循环水泵、设置中继泵站、在用户处设置二次增压泵。

如图1中的(a)所示，更换热源循环水泵的方法是根据管网流量和压降变化，每隔一定年限更换一次大流量、大扬程的水泵。针对管网压力升高对前端用户的影响，采用改变调节阀设定值或更换更大阻力调节阀的办法解决前端用户因压差增大而引起超流量的问题。但更换热源循环水泵的方法存在以下缺点：一，供水管道的压力增加，给管道和设备的承压带来问题，极易导致老旧设备和管网破裂，带来巨大的经济损失并影响供热效果。二，靠近热源的前端用户的供、回水压差增大，既增加了节流损失，也进一步恶化系统的水力失调，从而导致前热后冷的供热效果。三，主热源水泵更换的投资高，由于水泵功率增加，供电容量也要随之增加。四，运行能耗高。

如图1中的(b)所示，设置中继泵站的方法是热源循环水泵不更换，当管网压降增加时，在热源与用户之间的某处位置增加中继加压泵的方法。前期靠热源循环水泵维持整个管网的水循环；中期在a处设置中继加压泵，将ab段供水压力提高到回水压力之上；后期在b处设置中继将bc段供水压力提高到回水压力之上。设置的中继泵站的方法不会增加前端用户的供、回水压差，从而减少中继泵站之前用户的水力失调。但设置的中继泵站的方法存在以下缺点：一，中继泵站的设置需要解决场地和供电问题，增加了投资。二、中继泵站距热源较远，需要专人进行维护管理，增加运行成本。三，中继泵与热源循环水泵形成串联关系，压力工况相互影响，给运行调节带来一定的困难。

如图1中的(c)所示，在用户处设置二次增压泵的方法是热源循环水泵不更换，当管网压降增加时，在用户处设置增压泵的方法。用户b处供水压力为b1，经用户使用后压力降低至b2，再由增压泵将压力提升至b3后进入回水管道；用户c处供水压力为c1，经用户使用后压力降低至c2，再由增压泵将压力提升至c3后进入回水管道。在用户处设置二次增压泵的方法相比于更换热源循环水泵的方法和设置中继泵站的方法运行能耗降低很多。但在用户处设置二次增压泵的方法仍存在以下缺点：一，每个用户安装循环水泵，初投资较高。二，各水泵同时并联工作，会引起动态水力平衡问题。三，远离热源的用户二次增压泵扬程过大，导致末端用户水泵功率过大。

基于上述问题，如何降低集中供热的管道的运行压力、减少改造投资、降低运行费用成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种集中供热方法及系统，以实现降低集中供热的管道的运行压力、减少改造投资、降低运行费用。

为实现上述目的，本发明提供一种集中供热方法，所述方法包括：

获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据；

根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；

根据各用户响应时间确定综合响应时间；

根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。

可选的，所述根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序，具体包括：

判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间，如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户；如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排序，并获取热源循环水泵的参数；

根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷；

根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户；

将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；

判断当前接通用户中各用户的实时温度是否全部大于或等于设定温度；如果当前接通用户中各用户的实时温度全部大于或等于设定温度，则关断当前接通用户，并将剩余的排序后的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；否则重新进行判断。

可选的，所述根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序，具体包括：

判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间，如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户；如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排列，并获取热源循环水泵的参数；

根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷；

根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户；

将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；

判断当前接通用户中的各用户的实时温度是否大于或等于设定温度；如果当前接通用户中的各用户的实时温度小于设定温度，则继续加热；如果当前接通用户中的各用户的实时温度大于或等于设定温度，关断当前接通用户中温度达到设定温度的各用户，并将关断的各用户排在排序后未接通用户的最右端；

重新确定当前轮序剩余供热负荷；

判断排序后未接通最左端的用户的供热负荷是否大于或等于当前轮序剩余供热负荷，如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷大于或等于当前轮序剩余供热负荷，则重新判断当前接通用户中的各用户的实时温度是否大于或等于设定温度；如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷小于当前轮序剩余供热负荷，则接通排序后未接通最左端用户，重新确定当前轮序剩余供热负荷。

可选的，所述根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间，具体包括：

根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户在停热时的降温速率；

根据所述各用户在停热时的降温速率确定各用户在设定时间内的温降值；

采用神经网络算法，根据所述各用户在设定时间内的温降值确定各用户的响应时间。

可选的，所述采用神经网络算法，根据所述各用户在设定时间内的温降值确定各用户的响应时间，具体公式为：

其中，tw为室外空气温度，为相对湿度，v为风速，qs为太阳辐射，δtpj为设定时间的温降值，τi为第i个用户的响应时间。

可选的，所述根据各用户响应时间确定综合响应时间，具体公式为：

其中，qi为第i用户供热负荷，τi为第i个用户的响应时间，τzh为综合响应时间。

本发明还提供一种集中供热系统，所述系统包括：

获取模块，用于获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据；

各用户响应时间确定模块，用于根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；

综合响应时间确定模块，用于根据各用户响应时间确定综合响应时间；

各用户供热顺序确定模块，用于根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。

可选的，所述各用户供热顺序确定模块，具体包括：

第一判断单元，用于判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间，如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户；如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排序，并获取热源循环水泵的参数；

第一最大供热负荷确定单元，用于根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷；

第一待接通用户确定单元，用于根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户；

第一接通单元，用于将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；

第二判断单元，用于判断当前接通用户中各用户的实时温度是否全部大于或等于设定温度；如果当前接通用户中各用户的实时温度全部大于或等于设定温度，则关断当前接通用户，并将剩余的排序后的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；否则重新进行判断。

可选的，所述各用户供热顺序确定模块，具体包括：

第三判断单元，用于判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间，如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户；如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排列，并获取热源循环水泵的参数；

第二最大供热负荷确定单元，用于根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷；

第二待接通用户确定单元，用于根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户；

第二接通单元，将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；

第三判断单元，用于判断当前接通用户中的各用户的实时温度是否大于或等于设定温度；如果当前接通用户中的各用户的实时温度小于设定温度，则继续加热；如果当前接通用户中的各用户的实时温度大于或等于设定温度，关断当前接通用户中温度达到设定温度的各用户，并将关断的各用户排在排序后未接通用户的最右端；

当前轮序剩余供热负荷确定单元，用于重新确定当前轮序剩余供热负荷；

第四判断单元，用于判断排序后未接通最左端的用户的供热负荷是否大于或等于当前轮序剩余供热负荷，如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷大于或等于当前轮序剩余供热负荷，则重新判断当前接通用户中的各用户的实时温度是否大于或等于设定温度；如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷小于当前轮序剩余供热负荷，则接通排序后未接通最左端用户，重新确定当前轮序剩余供热负荷。

可选的，所述各用户响应时间确定模块，具体包括：

降温速率确定单元，用于根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户在停热时的降温速率；

温降值确定单元，用于根据所述各用户在停热时的降温速率确定各用户在设定时间内的温降值；

各用户响应时间确定单元，用于采用神经网络算法，根据所述各用户在设定时间内的温降值确定各用户的响应时间。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明首先获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据；然后根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；根据各用户响应时间确定综合响应时间；最后根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。本发明根据各用户响应时间来确定各用户供热顺序，合理安排同一时间段内的供热用户数量，进而降低集中供热的管道的运行压力、减少改造投资、降低运行费用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例现有集中供热系统结构图；

图2为本发明实施例集中供热方法流程图；

图3为本发明实施例确定各用户供热顺序的方法流程图；

图4为本发明实施例集中供热系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种集中供热方法及系统，以实现降低集中供热的管道的运行压力、减少改造投资、降低运行费用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

图2为本发明实施例集中供热方法流程图，图3中的(a)为本发明实施例确定各用户供热顺序的方法流程图，如图2和图3中的(a)所示，本发明提供一种集中供热方法，所述方法包括：

步骤21：获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据。

步骤22：根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；具体步骤包括：

根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户在停热时的降温速率；

根据所述各用户在停热时的降温速率确定各用户在设定时间内的温降值；

采用神经网络算法，根据所述各用户在设定时间内的温降值确定各用户的响应时间。具体公式为：

其中，tw为室外空气温度，为相对湿度，v为风速，qs为太阳辐射，δtpj为设定时间的温降值，τi为第i个用户的响应时间。

步骤23：根据各用户响应时间确定综合响应时间；具体公式为：

其中，qi为第i用户供热负荷，τi为第i个用户的响应时间，τzh为综合响应时间。

步骤24：根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。具体步骤包括：

步骤311：判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间。

步骤312：如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户。

步骤313：如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排序，并获取热源循环水泵的参数。

步骤314：根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷。

步骤315：根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户。

具体的，根据所述最大供热负荷确定参加轮序最大供应负荷；具体公式为：

q1＝qmax-q0；其中，q1为参加轮序最大供应负荷，qmax为最大供热负荷，q0为小于综合响应时间对应的各用户的总供热负荷。

按照从左到右的顺序，根据参加轮序最大供应负荷确定排序后待接通的各用户。

步骤316：将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户。

步骤317：判断当前接通用户中各用户的实时温度是否全部大于或等于设定温度。

步骤318：如果当前接通用户中各用户的实时温度全部大于或等于设定温度，则关断当前接通用户，并将剩余的排序后的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；否则重新返回步骤317。

本发明中的设定温度根据实际工况进行设定。

实施例二

图2为本发明实施例集中供热方法流程图，图3中的(b)为本发明实施例确定各用户供热顺序的方法流程图，如图2和图3中的(b)所示，本发明提供一种集中供热方法，所述方法包括：

步骤21：获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据；

步骤22：根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；具体步骤包括：

根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户在停热时的降温速率；

根据所述各用户在停热时的降温速率确定各用户在设定时间内的温降值；

采用神经网络算法，根据所述各用户在设定时间内的温降值确定各用户的响应时间。具体公式为：

其中，tw为室外空气温度，为相对湿度，v为风速，qs为太阳辐射，δtpj为设定时间的温降值，τi为第i个用户的响应时间。

步骤23：根据各用户响应时间确定综合响应时间；具体公式为：

其中，qi为第i用户供热负荷，τi为第i个用户的响应时间，τzh为综合响应时间。

步骤24：根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。具体步骤包括：

步骤321：判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间。

步骤322：如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户。

步骤323：如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排列，并获取热源循环水泵的参数。

步骤324：根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷。

步骤325：根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户。

具体的，根据所述最大供热负荷确定参加轮序最大供应负荷；具体公式为：

q1＝qmax-q0；其中，q1为参加轮序最大供应负荷，qmax为最大供热负荷，q0为小于综合响应时间对应的各用户的总供热负荷。

按照从左到右的顺序，根据参加轮序最大供应负荷确定排序后待接通的各用户。

步骤326：将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户。

步骤327：判断当前接通用户中的各用户的实时温度是否大于或等于设定温度；如果当前接通用户中的各用户的实时温度小于设定温度，则继续加热。

步骤328：如果当前接通用户中的各用户的实时温度大于或等于设定温度，关断当前接通用户中温度达到设定温度的各用户，并将关断的各用户排在排序后未接通用户的最右端。

步骤329：重新确定当前轮序剩余供热负荷。

步骤330：判断排序后未接通最左端的用户的供热负荷是否大于或等于当前轮序剩余供热负荷，如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷大于或等于当前轮序剩余供热负荷，则重新执行步骤327；如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷小于当前轮序剩余供热负荷，则接通排序后未接通最左端用户，重新执行步骤329。

本发明中的设定温度根据实际工况进行设定。

实施例三

图4为本发明实施例集中供热系统结构图，如图4所示，本发明提供一种集中供热系统，所述系统包括：获取模块41、各用户响应时间确定模块42、综合响应时间确定模块43、各用户供热顺序确定模块44。

获取模块41，用于获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据。

各用户响应时间确定模块42，用于根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；所述各用户响应时间确定模块42，具体包括：

降温速率确定单元，用于根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户在停热时的降温速率。

温降值确定单元，用于根据所述各用户在停热时的降温速率确定各用户在设定时间内的温降值。

各用户响应时间确定单元，用于采用神经网络算法，根据所述各用户在设定时间内的温降值确定各用户的响应时间。

综合响应时间确定模块43，用于根据各用户响应时间确定综合响应时间。

各用户供热顺序确定模块44，用于根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。所述各用户供热顺序确定模块44，具体包括：

第一判断单元，用于判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间，如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户；如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排序，并获取热源循环水泵的参数。

第一最大供热负荷确定单元，用于根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷。

第一待接通用户确定单元，用于根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户。

第一接通单元，用于将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户。

第二判断单元，用于判断当前接通用户中各用户的实时温度是否全部大于或等于设定温度；如果当前接通用户中各用户的实时温度全部大于或等于设定温度，则关断当前接通用户，并将剩余的排序后的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户；否则重新进行判断。

实施例四

图4为本发明实施例集中供热系统结构图，如图4所示，本发明提供一种集中供热系统，所述系统包括：获取模块41、各用户响应时间确定模块42、综合响应时间确定模块43、各用户供热顺序确定模块44。

获取模块41，用于获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据。

各用户响应时间确定模块42，用于根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；所述各用户响应时间确定模块42，具体包括：

降温速率确定单元，用于根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户在停热时的降温速率。

温降值确定单元，用于根据所述各用户在停热时的降温速率确定各用户在设定时间内的温降值。

各用户响应时间确定单元，用于采用神经网络算法，根据所述各用户在设定时间内的温降值确定各用户的响应时间。

综合响应时间确定模块43，用于根据各用户响应时间确定综合响应时间；

各用户供热顺序确定模块44，用于根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。所述各用户供热顺序确定模块44，具体包括：

第三判断单元，用于判断各用户响应时间是否大于或等于综合响应时间，如果各响应时间小于综合响应时间，则接通小于综合响应时间对应的用户；如果各响应时间大于或等于综合响应时间，则对大于或等于综合响应时间的各用户进行排列，并获取热源循环水泵的参数。

第二最大供热负荷确定单元，用于根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷。

第二待接通用户确定单元，用于根据所述最大供热负荷，按照从左到右的顺序确定排序后待接通的各用户。

第二接通单元，将排序后待接通的各用户作为当前接通用户，接通当前接通用户。

第三判断单元，用于判断当前接通用户中的各用户的实时温度是否大于或等于设定温度；如果当前接通用户中的各用户的实时温度小于设定温度，则继续加热；如果当前接通用户中的各用户的实时温度大于或等于设定温度，关断当前接通用户中温度达到设定温度的各用户，并将关断的各用户排在排序后未接通用户的最右端。

当前轮序剩余供热负荷确定单元，用于重新确定当前轮序剩余供热负荷。

第四判断单元，用于判断排序后未接通最左端的用户的供热负荷是否大于或等于当前轮序剩余供热负荷，如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷大于或等于当前轮序剩余供热负荷，则重新判断当前接通用户中的各用户的实时温度是否大于或等于设定温度；如果排序后未接通最左端的用户的供热负荷小于当前轮序剩余供热负荷，则接通排序后未接通最左端用户，重新确定当前轮序剩余供热负荷。

本发明首先获取集中供热系统的各用户二次侧供水温度数据、回水温度数据；然后根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间；根据各用户响应时间确定综合响应时间；最后根据所述各用户响应时间和所述综合响应时间确定各用户供热顺序。本发明根据各用户响应时间来确定各用户供热顺序，进而降低集中供热的管道的运行压力、减少改造投资、降低运行费用。

本发明提出响应时间的概念，采用神经网络算法根据各用户二次侧供水温度数据和回水温度数据确定各用户的响应时间，在不影响供热效果的前提下，根据各用户的响应时间实现轮序供热。

本发明采用轮序切换实时供热的用户，在轮序供热的条件下，管网的循环水量小，输送能耗低，具有重要的节能效果。

本发明根据所述热源循环水泵的参数确定最大供热负荷，从而确定一次加入轮序的用户的数量，并以此作为运行流量，热源处不用更换循环水泵，加入轮序运行的用户也不会发生水力失调。

实施例五

表1各技术方案对比

对于一般规模的集中供热系统，供热面积1000万m²较为常见，管网最大长度接近15km。下面分别以技术一、技术二、技术三和本发明的方法来分析各技术方案的优劣。

热指标取45w/m²，则供热负荷为450mw。按130℃/70℃的供、回水温差计算，则系统的循环流量为6450t/h。按50pa/m的经济比摩阻计算，管网的循环阻力为150m。

各技术方案的对比见表1。水泵效率按90％计算，运行时间按120天计算。

由上表可知，采用本发明中的技术方案，不用更热源水泵、不用设置中继泵站、不用设置二次增压泵，明显降低建设投资成本。另外，采用本发明中的技术方案的运行电耗在各技术方案中最低，且仅为技术一的1/3，因此具有重要的节能效果。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。