集中供熱網(wǎng)的可行性分析

1、集中供熱熱網(wǎng)的可可及性分分析來(lái)源： 互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng) | 作者： | 20007-110-226| 編輯： addminn1引言言集中供供熱與傳傳統(tǒng)的分分散供熱熱相比，具有減減少環(huán)境境污染、節(jié)約能能源等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。因因此，在在我國(guó)獲獲得了廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用。集集中供熱熱網(wǎng)作為為連接所所有用戶(hù)戶(hù)和熱源源的橋梁梁，擔(dān)負(fù)負(fù)著輸送送和分配配熱量的的任務(wù)。集中供供熱管網(wǎng)網(wǎng)的投資資非常可可觀，由由于許多多熱網(wǎng)輻輻射半徑徑很大，其動(dòng)力力消耗也也占有很很大的比比重，因因此對(duì)它它的研究究具有非非常重要要的意義義。近年來(lái)來(lái)，為了了提高系系統(tǒng)運(yùn)行行的可靠靠性、經(jīng)經(jīng)濟(jì)性及及靈活性性，一些些城市紛紛紛建立立了多熱熱源環(huán)形形網(wǎng)的供供熱格

2、局局。但由由于運(yùn)行行管理水水平相對(duì)對(duì)較低，對(duì)多熱熱源的協(xié)協(xié)調(diào)運(yùn)行行缺乏了了解，對(duì)對(duì)環(huán)形網(wǎng)網(wǎng)的運(yùn)行行認(rèn)識(shí)不不足，在在運(yùn)行時(shí)時(shí)卻不得得不將各各熱源解裂，甚至至將各環(huán)環(huán)切斷，采用環(huán)狀管管網(wǎng)，枝枝狀運(yùn)行行的模模式，沒(méi)沒(méi)有充分分發(fā)揮系系統(tǒng)的能能力。目目前國(guó)內(nèi)內(nèi)已有少少數(shù)地方方采用了了環(huán)狀運(yùn)運(yùn)行的模模式，也也看到了了環(huán)狀運(yùn)運(yùn)行在提提高管網(wǎng)網(wǎng)的輸送送能力、改善系系統(tǒng)的水水力工況況方面的的好處。但往往往簡(jiǎn)單地地認(rèn)為將將干管上上所有的的閥門(mén)打打開(kāi)即可可得到最最佳的工工況，對(duì)對(duì)特定的的系統(tǒng)到到底應(yīng)該該如何運(yùn)運(yùn)行缺乏乏研究，對(duì)于實(shí)實(shí)際的運(yùn)運(yùn)行工況況也不能能做到心中有有數(shù)，沒(méi)有系系統(tǒng)的理理論指導(dǎo)導(dǎo)，因此此對(duì)于環(huán)環(huán)形網(wǎng)

3、的的認(rèn)識(shí)也也必然是是片面的的、不準(zhǔn)準(zhǔn)確的。實(shí)際上上，正是是多熱源源環(huán)形網(wǎng)網(wǎng)的不斷斷推廣應(yīng)應(yīng)用，使使得對(duì)于于集中供供熱網(wǎng)的的可及性性研究顯顯得更為為迫切。不同于于模擬問(wèn)問(wèn)題，可可及性分分析是指指在給定定的用戶(hù)戶(hù)流量的的情況下下，分析析管網(wǎng)能能否達(dá)到到該流量量分布，以及應(yīng)應(yīng)該如何何達(dá)到。對(duì)于環(huán)環(huán)形管網(wǎng)網(wǎng)，就是是要分析析干管上上閥門(mén)應(yīng)應(yīng)該如何何配置和和調(diào)節(jié)，才能達(dá)達(dá)到最優(yōu)優(yōu)運(yùn)行工工況，從從而滿(mǎn)足足各用戶(hù)戶(hù)的要求求，而且且運(yùn)行泵泵耗最小小。本文首首次提出出了可及及性分析析的概念念。文中中將集中中供熱網(wǎng)網(wǎng)分為枝枝狀網(wǎng)、多熱源源、環(huán)形形網(wǎng)幾個(gè)個(gè)部分，分別進(jìn)進(jìn)行研究究，探討討了數(shù)學(xué)學(xué)模型的的建立以以及具體體

4、的分析析方法。可及性性分析對(duì)對(duì)管網(wǎng)的的設(shè)計(jì)，改造、擴(kuò)容以以及實(shí)際際的運(yùn)行行調(diào)度都都有重要要的指導(dǎo)導(dǎo)意義，文中最最后針對(duì)對(duì)我國(guó)東東北的一一個(gè)熱網(wǎng)網(wǎng)進(jìn)行了了具體分分析。2集中中供熱網(wǎng)網(wǎng)的數(shù)學(xué)學(xué)描述為便于于說(shuō)明問(wèn)問(wèn)題，同同時(shí)也為為了減小小問(wèn)題的的規(guī)模，我們將將集中供供熱分為為供水干干管、回回水干管管以及熱熱源與用用戶(hù)三個(gè)個(gè)部分。對(duì)于串串聯(lián)系統(tǒng)統(tǒng)的管網(wǎng)網(wǎng)以及其其它特殊殊管網(wǎng)，可在此此基礎(chǔ)上上另行分分析。供回水水干管系系統(tǒng)的特特點(diǎn)是，它與熱熱源及用用戶(hù)相連連的節(jié)點(diǎn)點(diǎn)都是源源或匯，其進(jìn)、出流量量即為相相應(yīng)用戶(hù)戶(hù)或熱源源的流量量。下面面以供水水側(cè)管網(wǎng)網(wǎng)為例進(jìn)進(jìn)行討論論。根據(jù)基基爾霍夫夫定律可可以得到到以下關(guān)

5、關(guān)系式：AG=Q （1）ATPd= SS|G|G+ZZd-Hp（2）其中AA為關(guān)聯(lián)聯(lián)矩陣，若該管管網(wǎng)的節(jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)為為N+11，支路路數(shù)為BB，則AA為NB維的的矩陣，各元素素按下式式規(guī)定：G=（G1，G2，GB）T，為各各支路的的流量向向量，QQ=（QQ1，Q2，QN）T為各節(jié)節(jié)點(diǎn)的流流量向量量，入流流為正，出流為為負(fù)。Pd=（PPd11，Pdd2，PdN）TZd=（ZZd1，Zd2，ZdN）T分別是是各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)相對(duì)于于參考節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力差和和高差向向量，若若已知參參考節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的壓力力和高度度，由此此就可確確定各節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力和高高度。HP為各支支路的水水泵揚(yáng)程程向量，可以認(rèn)認(rèn)為第ii支路的的水泵揚(yáng)

6、揚(yáng)程Hppi=ai+biGi+ cciGi2。若該該支路沒(méi)沒(méi)有水泵泵，則HHdi=0S=ddiagg(S11,S2,SB)|G| = diaag (|G11|,| G22|,| GB|)若將所所有支路路分為樹(shù)樹(shù)支和鏈鏈支兩個(gè)個(gè)部分，則式（1）可可轉(zhuǎn)化為為G1= AA1-1Q- A11-1A2G2（3）其中，A=（A1A2），AA1，A2分別是是樹(shù)支矩矩陣和鏈鏈支矩陣陣，G11，G2分別是是樹(shù)支流流量向量量和鏈支支流量向向量。由式（3）可可以看出出，只有有鏈支流流量向量量是獨(dú)立立變量。對(duì)于可可及性問(wèn)問(wèn)題，根根據(jù)各用用戶(hù)的流流量要求求可以確確定Q向向量，若若為枝狀狀管網(wǎng)，則沒(méi)有有鏈支，可以證證明A

7、矩矩陣為方方陣，并并且是可可逆的，支路流流量向量量可由下下式表出出：G= A-1Q。若為多多環(huán)管網(wǎng)網(wǎng)，則環(huán)環(huán)的個(gè)數(shù)數(shù)即為鏈鏈支流量量向量的的維數(shù)，所有支支路的流流量由該該鏈支流流量向量量唯一確確定?；厮畟?cè)側(cè)管網(wǎng)同同樣滿(mǎn)足足以上各各式。3枝狀狀網(wǎng)的分分析方法法可及性性分析與與模擬分分析問(wèn)題題不同，它是在在已知各各用戶(hù)流流量分配配要求的的情況下下，分析析系統(tǒng)能能否滿(mǎn)足足這一要要求，若若能滿(mǎn)足足，應(yīng)該該如何運(yùn)運(yùn)行、調(diào)調(diào)節(jié)才最最省能。分別考考察供、回水側(cè)側(cè)干管管管網(wǎng)，根根據(jù)第22節(jié)中的的基本方方程程可可以得出出：各支路路的流量量為：G= A-11Q （4）各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)與參才才節(jié)點(diǎn)的的壓力之之差為：Pd=（

8、AA-1）T（S|G|GG + Zd- HHp） (5)若參考考節(jié)點(diǎn)的的壓力為為p0，則各各節(jié)點(diǎn)的的壓力為為P= Pd+ p0l （6）其中l(wèi)l為單位位向量。311 單熱熱源枝狀狀網(wǎng)一簡(jiǎn)單單單熱源源管網(wǎng)及及其供、回水側(cè)側(cè)管網(wǎng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖如如圖1所所示。圖1 某某一單熱熱源枝狀狀網(wǎng)示意意圖及供供、回水水側(cè)的干干管網(wǎng)絡(luò)絡(luò)圖當(dāng)水泵泵已選定定，且轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速已定定時(shí)，根根據(jù)總循循環(huán)水量量，可以以確定主主循環(huán)泵泵的揚(yáng)程程Hp0，假定定泵入口口為定壓壓點(diǎn)，壓壓力Hrr0為，則則供、回回水干管管網(wǎng)絡(luò)參參考點(diǎn)壓壓力可以以確定。供水側(cè)側(cè)p0= pps0=pr0+ HHp0回水側(cè)側(cè)p0= ppr0代入式式（4）（66）即可

9、可求得供供、回水水側(cè)各節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力pssi，pri，各用用戶(hù)的資資用壓頭頭等于供供、回水水側(cè)對(duì)應(yīng)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的的壓力之之差：pi= ppis- ppir。若pipin（pin為用戶(hù)戶(hù)所需壓壓頭）對(duì)對(duì)所有用用戶(hù)皆成成立，我我們就說(shuō)說(shuō)該網(wǎng)絡(luò)絡(luò)對(duì)于該該工況是是可及的的，否則則，可據(jù)據(jù)此找到到最不利利的用戶(hù)戶(hù)，進(jìn)而而確定解解決的方方案，如如局部管管段加粗粗、添加加用戶(hù)加加壓泵等等。若主循循環(huán)泵未未選定，可及性性分析就就轉(zhuǎn)化為為確定主主循環(huán)泵泵所需用用的最小小揚(yáng)程。此時(shí)回回水側(cè)面面參考節(jié)節(jié)點(diǎn)壓力力仍為pp0= ppr0，代入入式（44）（6）即即可求得得回水側(cè)側(cè)面各節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力prri，若各各用戶(hù)要要求壓

10、力力為pin，可得得到供水水側(cè)面各各用戶(hù)節(jié)節(jié)點(diǎn)所需需最小壓壓力pllsi= ppir+pin。另外外，供水水側(cè)各節(jié)節(jié)點(diǎn)壓力力可以表表達(dá)為主主循環(huán)泵泵揚(yáng)程的的Hp0函數(shù)。Ps=（AA-1）T（S|G|GG）+ll(prr0+ Hp0)(77)要使ppisplsi對(duì)所有有供水側(cè)側(cè)用戶(hù)節(jié)節(jié)點(diǎn)都成成立，可可以得到到滿(mǎn)足以以上所有有不等式式的主循循環(huán)泵最最小揚(yáng)程程 （8）322 多熱熱源枝狀狀網(wǎng)若采用用多熱源源并網(wǎng)運(yùn)運(yùn)行，其其定壓點(diǎn)點(diǎn)也只能能是一個(gè)個(gè)，假定定定壓點(diǎn)點(diǎn)在第11個(gè)熱源源的循環(huán)環(huán)泵入口口處，壓壓力為pp0r。第1個(gè)個(gè)熱源的的水泵已已定，因因其揚(yáng)程程H1p已定時(shí)時(shí)，依照照3.11我們可可以得到到

11、供、回回水側(cè)參參考點(diǎn)的的壓力，進(jìn)而可可以計(jì)算算出各節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力piis、pir。考察察其它熱熱源循環(huán)環(huán)泵，若若pjs- ppjr HHjp(Hjp為j 個(gè)熱源源循環(huán)泵泵揚(yáng)程，j2)，表明第第j個(gè)熱熱源的循循環(huán)泵揚(yáng)揚(yáng)程偏小小，系統(tǒng)統(tǒng)不可及及，需作作調(diào)整；若某一一熱源處處，pjs- ppjrHjp,則可可調(diào)整串串在水泵泵所在支支路的閥閥門(mén)或調(diào)調(diào)節(jié)該水水泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，從從而達(dá)到到系統(tǒng)特特定的工工況。這這時(shí)，如如果不作作調(diào)整，顯然該該熱源的的流量將將會(huì)比設(shè)設(shè)定的流流量大，導(dǎo)致各各熱源出出力的均均衡。對(duì)于各各用戶(hù)的的考察與與3.11所述完完全一致致，在此此不再贅贅述。4環(huán)形形網(wǎng)的分分析方法法411 環(huán)形

12、形網(wǎng)可及及性分析析數(shù)學(xué)模模型的建建立這里所所說(shuō)的環(huán)針針對(duì)供、回水干干管而言言的。以以供水側(cè)側(cè)干管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為例例，若網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)節(jié)點(diǎn)數(shù)為為N+11，支路路數(shù)為BB，則環(huán)環(huán)的個(gè)數(shù)數(shù)為B - NN?？刹刹捎闷破迫Ψǖ却_定定B - N個(gè)個(gè)鏈支支支路，剩剩下的NN個(gè)支路路形成樹(shù)。此時(shí)，樹(shù)支流流量與鏈鏈支流量量有如下下關(guān)系G1= AA1-1Q- A11-1A2G2（33）參照式式（5），干管管上的各各點(diǎn)壓力力可表示示為Pd=（A-1）T（S1|G1|G1+ ZZd 11- HHp1） (99)對(duì)各鏈鏈支支路路，有A2TPd=S2|G2|G2+ ZZd2- HHp2亦即A2T（A-11）T（S1|G1|G1+

13、ZZd 11- HHp1）= S22|G2|G2+ ZZd2-Hp22(10)式（110）即即構(gòu)成了了環(huán)路平平衡方程程。對(duì)于環(huán)環(huán)形網(wǎng)，我們可可以得到到幾個(gè)重重要的結(jié)結(jié)論。下下面結(jié)合合圖2進(jìn)進(jìn)行說(shuō)明明。結(jié)論11 當(dāng)管管網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)、參數(shù)數(shù)不變且且干管上上閥門(mén)等等調(diào)節(jié)部部件不作作調(diào)整時(shí)時(shí)，則要要實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)各用戶(hù)戶(hù)及熱源源的特定定流量分分配，干干管上流流量是唯唯一的。由式（3）可可以看出出網(wǎng)絡(luò)中中只有GG2的流量量是獨(dú)立立的，獨(dú)獨(dú)立變量量共B-N個(gè)，而環(huán)路路平衡方方程組程程的個(gè)數(shù)數(shù)是相等等的，方方程組封封閉，可可以證明明該方程程組的解解是唯一一的。從從該式同同時(shí)可以以看出，改變環(huán)環(huán)網(wǎng)干管管參數(shù)，將使環(huán)環(huán)網(wǎng)

14、上管管路的流流量分配配發(fā)生變變化，但但同樣可可以滿(mǎn)足足各用戶(hù)戶(hù)和熱源源的特定定流量要要求。結(jié)論22 對(duì)某某一確定定的熱源源、用戶(hù)戶(hù)流量分分配，適適當(dāng)關(guān)小小環(huán)上干干管的閥閥門(mén)，可可以提高高/降低低部分節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力。如圖22所示，假設(shè)干干管閥門(mén)門(mén)全開(kāi)時(shí)時(shí)的匯交交點(diǎn)在44，則若若在3-4支路路上設(shè)閥閥門(mén)，關(guān)關(guān)小后由由于1-2-33支路上上通過(guò)的的流量減減小，導(dǎo)導(dǎo)致R11，R22節(jié)點(diǎn)的的壓力升升高，同同時(shí)由于于1-55-4支支路和上上的流量量增加，R3，R4的的壓力將將會(huì)降低低。圖2 某某一單環(huán)環(huán)供熱網(wǎng)網(wǎng)的供水水側(cè)面干干管網(wǎng)絡(luò)絡(luò)結(jié)構(gòu)由此可可以看出出，對(duì)于于環(huán)形網(wǎng)網(wǎng)對(duì)應(yīng)特特定的用用戶(hù)流量量分配要要求，

15、可可以通過(guò)過(guò)適當(dāng)?shù)氐卣{(diào)整環(huán)環(huán)上部分分干管支支路的閥閥門(mén)來(lái)改改變各節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力分布布，從而而有可能能提高部部分用戶(hù)戶(hù)的資用用壓頭，達(dá)到提提高管網(wǎng)網(wǎng)輸送能能力和節(jié)節(jié)能的目目的。如如何裝配配和調(diào)節(jié)節(jié)干管上上的閥門(mén)門(mén)成為環(huán)環(huán)形網(wǎng)可可及性分分析要的的主要問(wèn)問(wèn)題。結(jié)論33 當(dāng)用用戶(hù)及熱熱源要求求的流量量不變，且要實(shí)實(shí)現(xiàn)同一一種G22，即使使得干管管上的流流量分配配固定不不變時(shí)，對(duì)于供供（回）水側(cè)面面管網(wǎng)，閥門(mén)安安裝在環(huán)環(huán)上與匯匯交點(diǎn)（分流點(diǎn)點(diǎn)）相連連的支路路最有利利，并且且每個(gè)環(huán)環(huán)上最多多只需調(diào)調(diào)節(jié)一個(gè)個(gè)閥門(mén)。實(shí)際上上，為達(dá)達(dá)到某一一特定的的干管流流量分配配，環(huán)路路上的閥閥門(mén)可以以安裝在在環(huán)上的的不同位

16、位置，而而且也可可以安裝裝不止一一個(gè)閥門(mén)門(mén)。例如如圖2中中將閥門(mén)門(mén)安裝在在1-22或2-3支路路上都可可以，但但安裝在在1-22支路上上將使RR1，RR2的壓壓力也降降低，安安裝在22-3支支路將使使R2的的壓力降降低。進(jìn)進(jìn)一步可可以證明明，若采采用上述述結(jié)論中中的方式式安裝和和調(diào)節(jié)閥閥門(mén)得到到的各用用戶(hù)節(jié)點(diǎn)點(diǎn)壓力為為p0i，采用用其它方方式加閥閥得到的的各用戶(hù)戶(hù)節(jié)點(diǎn)壓壓力為ppi，則對(duì)供水水側(cè)干管管網(wǎng)絡(luò)，p0ipi對(duì)回水水側(cè)干管管網(wǎng)絡(luò)，p0ipi對(duì)所有有用戶(hù)均均成立。也就是是說(shuō)采用用此種安安裝和調(diào)調(diào)節(jié)方式式得到的的各用戶(hù)戶(hù)資用壓壓力頭最最大，因因而是最最有利的的。以上33個(gè)結(jié)論論是進(jìn)行行環(huán)形

17、網(wǎng)網(wǎng)可及性性分析的的基礎(chǔ)。根據(jù)以以上結(jié)論論，在求求解時(shí)就就可以首首先假定定G2，根據(jù)據(jù)式（33），（10）和以上上結(jié)論確確定環(huán)上上閥門(mén)安安裝位置置及閥門(mén)門(mén)阻力，進(jìn)而就就可確定定各節(jié)點(diǎn)點(diǎn)的壓力力?？杉凹靶苑治鑫龅哪繕?biāo)標(biāo)，就是是要求解解網(wǎng)上剩剩余壓頭頭最小的的用戶(hù)的的最大剩剩余壓頭頭值為多多少，從從而可以以判斷系系統(tǒng)是否否可及，或確定定各循環(huán)環(huán)泵的最最小揚(yáng)程程。若各各用戶(hù)所所需的資資用壓頭頭為p0n，則該該最優(yōu)化化問(wèn)題可可表述為為，對(duì)供供水側(cè)干干管網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，對(duì)回回水側(cè)干干管網(wǎng)絡(luò)絡(luò)約束條條件為G1= AA1-1Q- A11-1A2G2A2T（A-11）T（S1|G1|G1+ ZZd 11- HHp1）

18、= S22|G2|G2+ ZZd2-Hp22422 環(huán)形形網(wǎng)可及及性分析析的具體體算法通過(guò)44.1的的分析，很自然然地可以以確定解解決的基基本思路路（以供供水側(cè)干干管網(wǎng)絡(luò)絡(luò)為例）： 首首先確定定鏈支支支路，假假定一組組鏈支支支路的流流量為GG2； 根根據(jù)式（3）計(jì)計(jì)算出全全部管段段的流量量G，根根據(jù)其方方向確定定各環(huán)的的水力匯匯交點(diǎn)； 根根據(jù)式（10）和結(jié)論論3確定定各環(huán)上上要安裝裝的閥門(mén)門(mén)位置及及要滿(mǎn)足足G2閥門(mén)應(yīng)有有的阻力力； 根根據(jù)的結(jié)果果修正SS1，然后后由式（9）計(jì)計(jì)算出各各節(jié)點(diǎn)的的壓力； 計(jì)計(jì)算目標(biāo)標(biāo)函數(shù)值值； 若若目標(biāo)最最優(yōu)，此此過(guò)程結(jié)結(jié)束，否否則根據(jù)據(jù)一定的的規(guī)則修修正G22，

19、返回回。該問(wèn)題題是一復(fù)復(fù)雜的非非線(xiàn)性最最優(yōu)化問(wèn)問(wèn)題，若若采用一一般的直直接搜索索方法，由于問(wèn)問(wèn)題的復(fù)復(fù)雜度較較高，收收斂的速速度非常常慢，效效率很低低，更重重要的是是由于通通常的非非線(xiàn)性最最優(yōu)化方方法都是是單點(diǎn)搜搜索算法法，容易易陷入局局部最優(yōu)優(yōu)解，而而難以得得到全局局最優(yōu)的的解。為為此，本本文采用用效果較較好的混混合遺傳傳算法來(lái)來(lái)解。遺傳算算法是一一種利用用隨機(jī)化化技術(shù)來(lái)來(lái)指導(dǎo)對(duì)對(duì)一個(gè)被被編碼的的參數(shù)空空間進(jìn)行行高效搜搜索的方方法，相相對(duì)其他他優(yōu)化算算法，遺遺傳算法法具有簡(jiǎn)簡(jiǎn)單通用用、魯棒棒性很強(qiáng)強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，可以以對(duì)問(wèn)題題空間進(jìn)進(jìn)行全局局的搜索索，它的的5個(gè)基基本要素素即參數(shù)數(shù)編碼、初始群群

20、體的設(shè)設(shè)定、適適應(yīng)度函函數(shù)的設(shè)設(shè)計(jì)、遺遺傳操作作設(shè)計(jì)以以及控制制參數(shù)的的設(shè)計(jì)，構(gòu)成了了遺傳算算法的核核心內(nèi)容容。但遺遺傳算法法也有其其不足之之處，概概要地說(shuō)說(shuō)就是全全局搜索索能力有有余而局局部搜索索能力不不足，特特別是當(dāng)當(dāng)快接近近總是的的最優(yōu)解解時(shí)搜索索的速度度明顯放放慢。筆筆者為此此一方面面通過(guò)在在搜索過(guò)過(guò)程中不不斷調(diào)整整控制參參數(shù)來(lái)彌彌補(bǔ)，另另一方面面在搜索索的后期期引進(jìn)直直接搜索索的方法法，在遺遺傳算法法的最優(yōu)優(yōu)結(jié)果的的基礎(chǔ)上上作局部部的微調(diào)調(diào)，最終終達(dá)到全全局最優(yōu)優(yōu)。這樣樣就形成成了一種種混合遺遺傳算法法，較好好地利用用了兩種種方法的的長(zhǎng)處。在編碼碼一采用用了0-1機(jī)制制，將各各環(huán)的水

21、水力匯交交點(diǎn)（分分流點(diǎn)）位置和和流量分分配比作作為未知知變量進(jìn)進(jìn)行編碼碼?；谝砸陨戏治鑫觯幹浦屏讼鄳?yīng)應(yīng)的應(yīng)用用軟件，該軟件件可以對(duì)對(duì)各種供供熱網(wǎng)絡(luò)絡(luò)（包括括枝狀網(wǎng)網(wǎng)、環(huán)形形網(wǎng)及多多熱源并并網(wǎng)運(yùn)行行的管網(wǎng)網(wǎng)等）進(jìn)進(jìn)行可及及性分析析。該軟軟件采用用圖形化化的用戶(hù)戶(hù)界面，界面友友好，操操作簡(jiǎn)便便，結(jié)果果形象、直觀。下面級(jí)級(jí)出一個(gè)個(gè)具體算算例。圖3是是東北某某集中供供熱網(wǎng)的的拓?fù)浣Y(jié)結(jié)構(gòu)圖。隨著供供熱負(fù)荷荷的增大大以及對(duì)對(duì)系統(tǒng)可可靠性等等方面的的要求，該熱網(wǎng)網(wǎng)在原來(lái)來(lái)單熱源源枝狀網(wǎng)網(wǎng)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上已發(fā)發(fā)展成為為兩熱源源二環(huán)管管網(wǎng)。全全網(wǎng)運(yùn)行行方式為為質(zhì)調(diào)節(jié)節(jié)，各熱熱力站為為間邊換換熱站。根據(jù)用用戶(hù)負(fù)荷荷

22、和熱源源情況確確定用戶(hù)戶(hù)總流量量為59900tt/h。其中熱熱源1負(fù)負(fù)擔(dān)49900tt/h，熱源22負(fù)擔(dān)110000t/hh。各熱熱力站需需資用壓壓力頭55m，各各熱源內(nèi)內(nèi)部壓降降為100m。熱熱源1的的循環(huán)水水泵在設(shè)設(shè)計(jì)流量量下的揚(yáng)揚(yáng)程為77 7mm，熱源源2水泵泵揚(yáng)程為為55 m?，F(xiàn)現(xiàn)在的問(wèn)問(wèn)題是，對(duì)于該該熱網(wǎng)，若采用用現(xiàn)有水水泵，系系統(tǒng)能否否滿(mǎn)足各各用戶(hù)的的流量要要求，若若能滿(mǎn)足足，應(yīng)該該如何調(diào)調(diào)節(jié)？圖3 東東北某集集中供熱熱網(wǎng)拓?fù)鋼浣Y(jié)構(gòu)示示意圖現(xiàn)利用用可及性性分析方方法來(lái)處處理這個(gè)個(gè)問(wèn)題。由于供供加水側(cè)側(cè)完全對(duì)對(duì)稱(chēng)，我我們可以以只分析析供水側(cè)側(cè)，由此此即可推推及回水水側(cè)的對(duì)對(duì)應(yīng)結(jié)果果。

23、供水水側(cè)共22個(gè)環(huán)，大環(huán)有有37個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)，匯交點(diǎn)點(diǎn)位置用用6位二二進(jìn)制數(shù)數(shù)表示；小環(huán)有有22個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)，用5位位二進(jìn)制制數(shù)表示示；每個(gè)個(gè)環(huán)上的的匯交點(diǎn)點(diǎn)流量分分配比用用6位二二進(jìn)制數(shù)數(shù)表示。這樣問(wèn)問(wèn)題染色色體的長(zhǎng)長(zhǎng)度為66+5+6+66=233。需要要注意的的是，匯匯交點(diǎn)位位置的編編碼有冗冗余，通通常的處處理方法法是將冗冗余的基基因作為為致死基基因（即即適應(yīng)度度函數(shù)值值為0）。但大大量冗余余的存在在將嚴(yán)重重影響遺遺傳算法法的有效效應(yīng)用。為此，將冗余余部分進(jìn)進(jìn)行重新新映射，若匯交交點(diǎn)位置置編碼為為n位，某一冗冗余編碼碼值為，則認(rèn)認(rèn)為該編編碼對(duì)應(yīng)應(yīng)的值為為2n-1，這這樣處理理就保證證了冗余余編碼除

24、除最高位位外都是是有效的的。確定群群體規(guī)模模為644，初始始群體在在隨機(jī)制制基礎(chǔ)上上產(chǎn)生，若隨機(jī)機(jī)產(chǎn)生的的染色體體適值大大小0，則吸收收它為初初始個(gè)體體。在設(shè)設(shè)計(jì)適應(yīng)應(yīng)度函數(shù)數(shù)時(shí)，需需要考慮慮到除主主熱源外外其它熱熱源能夠夠提供的的壓頭?？梢詫⑵渥鳛闉閼土P項(xiàng)項(xiàng)加到相相就原函函數(shù)中去去，轉(zhuǎn)化化為對(duì)無(wú)無(wú)約束問(wèn)問(wèn)題的求求解。遺傳算算法采用用保留最最優(yōu)值的的VCGGA方法法，選擇擇操作采采用適應(yīng)應(yīng)度比例例選擇策策略。交交叉操作作采用單單點(diǎn)交叉叉，變異異操作為為單點(diǎn)置置換。選選擇概率率取0.8，變變異概率率起始時(shí)時(shí)取0.0011，以后后逐漸加加大至00.00088。限定遺遺傳操作作熱行到到第1220代

25、時(shí)時(shí)終止，轉(zhuǎn)為對(duì)對(duì)最優(yōu)個(gè)個(gè)體的局局部最優(yōu)優(yōu)直接搜搜索，在在遺傳算算法最優(yōu)優(yōu)結(jié)果的的基礎(chǔ)上上進(jìn)行局局部微調(diào)調(diào)，最終終得到用用戶(hù)最小小剩余壓壓頭可以以達(dá)到33.288m，目目標(biāo)值大大于0，因此系系統(tǒng)是可可及的。剩余壓壓頭最小小的用戶(hù)戶(hù)為V。對(duì)應(yīng)參參數(shù)如下下：環(huán)編號(hào)水力匯交交點(diǎn)位置置流量分配配比閥門(mén)所在在支路對(duì)應(yīng)支路路的流量量閥門(mén)阻力力Sv1B0AB0+2M1MN0+對(duì)應(yīng)該該工況熱熱源2循循環(huán)水泵泵的揚(yáng)程程需達(dá)到到41mm，因此此原有的的循環(huán)水水泵完全全可以滿(mǎn)滿(mǎn)足要求求。若將干干管上閥閥門(mén)全部部打開(kāi)，環(huán)狀運(yùn)運(yùn)行，則則其中的的兩個(gè)匯匯交點(diǎn)為為E，LL，剩余余壓頭最最小的用用戶(hù)仍為為V，其其值為-6.0

26、09m，目標(biāo)值值小于00，系統(tǒng)統(tǒng)是不可可及的。由上可可見(jiàn)，單單純考察察系統(tǒng)的的水力工工況，不不能簡(jiǎn)單單是判定定環(huán)狀運(yùn)運(yùn)行和枝枝狀運(yùn)行行孰優(yōu)孰孰劣，而而應(yīng)針對(duì)對(duì)特定的的系統(tǒng)進(jìn)進(jìn)行深入入的分析析。分析析表明，在環(huán)上上干管的的合理位位置裝配配和調(diào)節(jié)節(jié)閥門(mén)有有利于系系統(tǒng)工況況的改善善。以上上述兩個(gè)個(gè)工況為為例，若若采用國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)在在通常采采用的將將環(huán)上閥閥門(mén)全部部打開(kāi)的的方式運(yùn)運(yùn)行，系系統(tǒng)是不不可及的的，可是是通過(guò)進(jìn)進(jìn)行可及及性分析析，在AAB和MMN支路路上安裝裝閥門(mén)并并將其全全關(guān)后系系統(tǒng)卻是是可及的的。如果果熱源循循環(huán)泵采采用變速速泵，則則為滿(mǎn)足足同樣的的用戶(hù)、熱源流流量要求求，進(jìn)行行可及性性分析后

27、后主循環(huán)環(huán)泵的揚(yáng)揚(yáng)程可以以下調(diào)66.099+3.28=9.337m，節(jié)能效效果也是是非常顯顯著的。其實(shí)這這是在直直觀上也也是可以以解釋的的。如圖圖3閥門(mén)門(mén)全開(kāi)時(shí)時(shí)，大環(huán)環(huán)的匯交交點(diǎn)在LL，用戶(hù)戶(hù)V處在在一個(gè)較較長(zhǎng)的分分支上，是最不不利用戶(hù)戶(hù)。當(dāng)MMN上裝裝閥且關(guān)關(guān)斷時(shí)，熱源11下面的的分支通通過(guò)的流流量變小小，因此此該分支支上各節(jié)節(jié)點(diǎn)的壓壓力都上上升，由由這段環(huán)環(huán)上引出出的用戶(hù)戶(hù)V的壓壓力也隨隨之上升升，因此此V的資資用壓頭頭變大。當(dāng)然，在這同同時(shí)熱源源1上面面的分支支各點(diǎn)的的壓力將將會(huì)因管管段流量量的增大大而減小小，與之之相連的的各用戶(hù)戶(hù)的資用用壓頭將將減小。但由于于全開(kāi)時(shí)時(shí)這些用用戶(hù)的剩剩余壓頭頭很大，即使因因MN切切斷而使使得資用用壓頭減減小，仍仍比用戶(hù)戶(hù)V的資資用壓頭頭大，實(shí)實(shí)際上AAB管段段上閥門(mén)門(mén)的關(guān)斷斷對(duì)提高高這些用用戶(hù)的資資用壓頭頭也是有有益的。這樣，從整個(gè)個(gè)系統(tǒng)而而言，雖雖然用戶(hù)戶(hù)資用壓壓頭有升升有降，但網(wǎng)上上最不利利用戶(hù)的的工況卻卻大大改改善了。在環(huán)上上裝閥實(shí)實(shí)際上就就通過(guò)控控制環(huán)上上各管段段的流量量、流向向從而使使各用戶(hù)戶(hù)在額定定流量下下的