集中供熱網(wǎng)的可及性分析

1、集中供熱網(wǎng)的可及性分析    Accessibility analysis of district heating networks 提要針對(duì)集中供熱網(wǎng)，尤其是多熱源環(huán)形網(wǎng)提出了可及性分析的概念，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型并探討了用混合遺傳算法求解的方法。通過(guò)所編制的相應(yīng)軟件對(duì)國(guó)內(nèi)幾個(gè)大型集中供熱網(wǎng)的分析研究結(jié)果表明，在環(huán)形網(wǎng)上合理地裝配和調(diào)節(jié)閥門(mén)，有利于改善系統(tǒng)的工況，充分利用管網(wǎng)的輸送能力，提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。給出一個(gè)具體的算例。關(guān)鍵詞：集中供熱 網(wǎng)絡(luò) 可及性 遺傳算法

2、AbstractPresents the concept of accessibility analysis for heating networks especially for the multi-heat sources and multi-loops system, describes a mathematical model for the analysis

3、 and its solution based on a mixed generic algorithm. With a software developed in the basis of the algorithm such analyses of several large heating networks reveals

4、 that proper installation and regulation of valves in the pipework is conducive to improvement of the operation conditions and utilization of the deliverability. Gives an 

5、;example of using the procedure.Keywords：district heating， network， accessibility， generic algorithm 1 引言集中供熱與傳統(tǒng)的分散供熱相比，具有減少環(huán)境污染、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。因此，在我國(guó)獲得了廣泛的應(yīng)用。集中供熱網(wǎng)作為連接所有用戶和熱源的橋梁，擔(dān)負(fù)著輸送和分配熱量的任務(wù)。集中供熱管網(wǎng)的投資非?？捎^，由于許多熱網(wǎng)輻射半徑很大，其動(dòng)力消耗也占有很大的比重，因此對(duì)它的研究具有非常重要的意義。近

6、年來(lái)，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及靈活性，一些城市紛紛建立了多熱源環(huán)形網(wǎng)的供熱格局。但由于運(yùn)行管理水平相對(duì)較低，對(duì)多熱源的協(xié)調(diào)運(yùn)行缺乏了解，對(duì)環(huán)形網(wǎng)的運(yùn)行認(rèn)識(shí)不足，在運(yùn)行時(shí)卻不得不將各熱源"解裂"，甚至將各環(huán)切斷，采用"環(huán)狀管網(wǎng)，枝狀運(yùn)行"的模式，沒(méi)有充分發(fā)揮系統(tǒng)的能力。目前國(guó)內(nèi)已有少數(shù)地方采用了環(huán)狀運(yùn)行的模式，也看到了環(huán)狀運(yùn)行在提高管網(wǎng)的輸送能力、改善系統(tǒng)的水力工況方面的好處。但往往簡(jiǎn)單地認(rèn)為將干管上所有的閥門(mén)打開(kāi)即可得到最佳的工況，對(duì)特定的系統(tǒng)到底應(yīng)該如何運(yùn)行缺乏研究，對(duì)于實(shí)際的運(yùn)行工況也不能做到"心中有數(shù)"，沒(méi)有系統(tǒng)的理論

7、指導(dǎo)，因此對(duì)于環(huán)形網(wǎng)的認(rèn)識(shí)也必然是片面的、不準(zhǔn)確的。實(shí)際上，正是多熱源環(huán)形網(wǎng)的不斷推廣應(yīng)用，使得對(duì)于集中供熱網(wǎng)的可及性研究顯得更為迫切。不同于模擬問(wèn)題，可及性分析是指在給定的用戶流量的情況下，分析管網(wǎng)能否達(dá)到該流量分布，以及應(yīng)該如何達(dá)到。對(duì)于環(huán)形管網(wǎng)，就是要分析干管上閥門(mén)應(yīng)該如何配置和調(diào)節(jié)，才能達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行工況，從而滿足各用戶的要求，而且運(yùn)行泵耗最小。本文首次提出了可及性分析的概念。文中將集中供熱網(wǎng)分為枝狀網(wǎng)、多熱源、環(huán)形網(wǎng)幾個(gè)部分，分別進(jìn)行研究，探討了數(shù)學(xué)模型的建立以及具體的分析方法?？杉靶苑治鰧?duì)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，改造、擴(kuò)容以及實(shí)際的運(yùn)行調(diào)度都有重要的指導(dǎo)意義，文中最后針對(duì)我國(guó)東北的一個(gè)熱網(wǎng)進(jìn)行了

8、具體分析。2 集中供熱網(wǎng)的數(shù)學(xué)描述為便于說(shuō)明問(wèn)題，同時(shí)也為了減小問(wèn)題的規(guī)模，我們將集中供熱分為供水干管、回水干管以及熱源與用戶三個(gè)部分。對(duì)于串聯(lián)系統(tǒng)的管網(wǎng)以及其它特殊管網(wǎng)，可在此基礎(chǔ)上另行分析。供回水干管系統(tǒng)的特點(diǎn)是，它與熱源及用戶相連的節(jié)點(diǎn)都是源或匯，其進(jìn)、出流量即為相應(yīng)用戶或熱源的流量。下面以供水側(cè)管網(wǎng)為例進(jìn)行討論。根據(jù)基爾霍夫定律可以得到以下關(guān)系式： AG=Q （1）ATPd = S|G|G+Zd-Hp （2）其中A為關(guān)聯(lián)矩陣，若該管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為N+1，支路數(shù)為B，則A為N×B維的矩陣，各元素按下式規(guī)定：當(dāng)支路bj與節(jié)

9、點(diǎn)ni相關(guān)聯(lián)，且其方向離開(kāi)ni當(dāng)支路bj與節(jié)點(diǎn)ni相關(guān)聯(lián)，且其方向指向ni當(dāng)支路bj與節(jié)點(diǎn)ni不相關(guān)聯(lián)，G=（G1，G2，GB）T，為各支路的流量向量，Q=（Q1，Q2，QN）T為各節(jié)點(diǎn)的流量向量，入流為正，出流為負(fù)。Pd=（Pd<sup>1，Pd2，Pd N）TZd=（Zd1，Zd2，Zd N）T分別是各節(jié)點(diǎn)相對(duì)于參考節(jié)點(diǎn)的壓力差和高差向量，若已知參考節(jié)點(diǎn)的壓力和高度，由此就可確定各節(jié)點(diǎn)的壓力和高度。HP為各支路的水泵揚(yáng)程向量，可以認(rèn)為第i支路的水泵揚(yáng)程Hpi =ai+ bi Gi+ ci Gi2。若該支路沒(méi)有

10、水泵，則Hd i =0S=diag(S1,S2,SB)|G| = diag (|G1 |,| G2|,| GB|)若將所有支路分為樹(shù)支和鏈支兩個(gè)部分，則式（1）可轉(zhuǎn)化為G1= A1-1Q - A1-1A2G2 （3）其中，A=（A1A2），A1，A2分別是樹(shù)支矩陣和鏈支矩陣，G1，G2 分別是樹(shù)支流量向量和鏈支流量向量。由式（3）可以看出，只有鏈支流量向量是獨(dú)立變量。對(duì)于可及性問(wèn)題，根據(jù)各用戶的流量要求可以確定Q向量，若為枝狀管網(wǎng)，則沒(méi)有鏈支，可以證明A矩陣為方陣，

11、并且是可逆的，支路流量向量可由下式表出：G= A-1Q。若為多環(huán)管網(wǎng)，則環(huán)的個(gè)數(shù)即為鏈支流量向量的維數(shù)，所有支路的流量由該鏈支流量向量唯一確定。回水側(cè)管網(wǎng)同樣滿足以上各式。3 枝狀網(wǎng)的分析方法可及性分析與模擬分析問(wèn)題不同，它是在已知各用戶流量分配要求的情況下，分析系統(tǒng)能否滿足這一要求，若能滿足，應(yīng)該如何運(yùn)行、調(diào)節(jié)才最省能。分別考察供、回水側(cè)干管管網(wǎng)，根據(jù)第2節(jié)中的基本方程程可以得出：各支路的流量為： G= A-1Q （4）各節(jié)點(diǎn)與參才節(jié)點(diǎn)的壓力之差為：Pd =（A-1）T（S|G|G + Z d 

12、;- Hp） (5)若參考節(jié)點(diǎn)的壓力為p0，則各節(jié)點(diǎn)的壓力為 P= Pd+ p0l （6）其中l(wèi)為單位向量。31 單熱源枝狀網(wǎng)一簡(jiǎn)單單熱源管網(wǎng)及其供、回水側(cè)管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示。圖1 某一單熱源枝狀網(wǎng)示意圖及供、回水側(cè)的干管網(wǎng)絡(luò)圖當(dāng)水泵已選定，且轉(zhuǎn)速已定時(shí)，根據(jù)總循環(huán)水量，可以確定主循環(huán)泵的揚(yáng)程Hp0，假定泵入口為定壓點(diǎn)，壓力Hr0為，則供、回水干管網(wǎng)絡(luò)參考點(diǎn)壓力可以確定。供水側(cè)p0= ps0= pr0+ Hp0回水側(cè)p0= p r0代入式（4）（6）即可求得供、回

13、水側(cè)各節(jié)點(diǎn)的壓力psi，pri，各用戶的資用壓頭等于供、回水側(cè)對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的壓力之差：pi = pis - pi r 。若pipin（pin為用戶所需壓頭）對(duì)所有用戶皆成立，我們就說(shuō)該網(wǎng)絡(luò)對(duì)于該工況是可及的，否則，可據(jù)此找到最不利的用戶，進(jìn)而確定解決的方案，如局部管段加粗、添加用戶加壓泵等。若主循環(huán)泵未選定，可及性分析就轉(zhuǎn)化為確定主循環(huán)泵所需用的最小揚(yáng)程。此時(shí)回水側(cè)面參考節(jié)點(diǎn)壓力仍為p0= pr0，代入式（4）（6）即可求得回水側(cè)面各節(jié)點(diǎn)的壓力pri，若各用戶要求壓力為pin，可得到供水側(cè)面各用戶節(jié)點(diǎn)所需最小壓力plsi

14、0;= p ir+pin。另外，供水側(cè)各節(jié)點(diǎn)壓力可以表達(dá)為主循環(huán)泵揚(yáng)程的Hp0函數(shù)。Ps =（A-1）T（S|G|G）+l(pr0+ Hp0) (7)要使p isplsi對(duì)所有供水側(cè)用戶節(jié)點(diǎn)都成立，可以得到滿足以上所有不等式的主循環(huán)泵最小揚(yáng)程 （8）32 多熱源枝狀網(wǎng)若采用多熱源并網(wǎng)運(yùn)行，其定壓點(diǎn)也只能是一個(gè)，假定定壓點(diǎn)在第1個(gè)熱源的循環(huán)泵入口處，壓力為p 0r。第1個(gè)熱源的水泵已定，因其揚(yáng)程H 1p已定時(shí)，依照3.1我們可以得到供、回水側(cè)參考點(diǎn)的壓力，進(jìn)而可以計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的壓力p i

15、s、p ir?？疾炱渌鼰嵩囱h(huán)泵，若p js - p jr > H jp (H jp為j 個(gè)熱源循環(huán)泵揚(yáng)程，j2)，表明第j個(gè)熱源的循環(huán)泵揚(yáng)程偏小，系統(tǒng)不可及，需作調(diào)整；若某一熱源處，p js - p jr >H jp,則可調(diào)整串在水泵所在支路的閥門(mén)或調(diào)節(jié)該水泵的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到系統(tǒng)特定的工況。這時(shí)，如果不作調(diào)整，顯然該熱源的流量將會(huì)比設(shè)定的流量大，導(dǎo)致各熱源出力的均衡。對(duì)于各用戶的考察與3.1所述完全一致，在此不再

16、贅述。4 環(huán)形網(wǎng)的分析方法41 環(huán)形網(wǎng)可及性分析數(shù)學(xué)模型的建立這里所說(shuō)的"環(huán)"針對(duì)供、回水干管而言的。以供水側(cè)干管網(wǎng)絡(luò)為例，若網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為N+1，支路數(shù)為B，則環(huán)的個(gè)數(shù)為B - N?？刹捎?quot;破圈法"等確定B - N個(gè)鏈支支路，剩下的N個(gè)支路形成"樹(shù)"。此時(shí)，樹(shù)支流量與鏈支流量有如下關(guān)系G1= A1-1Q - A1-1A2G2 （3）參照式（5），干管上的各點(diǎn)壓力可表示為Pd =（A-1）T（S1|G1|G1 +&#

17、160;Z d 1- Hp1） (9)對(duì)各鏈支支路，有A2T Pd =S2|G2|G2 + Z d2 - Hp2亦即A2T（A-1）T（S1|G1|G1 + Z d 1- Hp1）= S2|G2|G2 + Z d2 - Hp2 (10)式（10）即構(gòu)成了環(huán)路平衡方程。對(duì)于環(huán)形網(wǎng)，我們可以得到幾個(gè)重要的結(jié)論。下面結(jié)合圖2進(jìn)行說(shuō)明。結(jié)論1 當(dāng)管網(wǎng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)不變且

18、干管上閥門(mén)等調(diào)節(jié)部件不作調(diào)整時(shí)，則要實(shí)現(xiàn)對(duì)各用戶及熱源的特定流量分配，干管上流量是唯一的。由式（3）可以看出網(wǎng)絡(luò)中只有G2的流量是獨(dú)立的，獨(dú)立變量共B-N個(gè)，而環(huán)路平衡方程組程的個(gè)數(shù)是相等的，方程組封閉，可以證明該方程組的解是唯一的。從該式同時(shí)可以看出，改變環(huán)網(wǎng)干管參數(shù)，將使環(huán)網(wǎng)上管路的流量分配發(fā)生變化，但同樣可以滿足各用戶和熱源的特定流量要求。結(jié)論2 對(duì)某一確定的熱源、用戶流量分配，適當(dāng)關(guān)小環(huán)上干管的閥門(mén)，可以提高/降低部分節(jié)點(diǎn)的壓力。如圖2所示，假設(shè)干管閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的匯交點(diǎn)在4，則若在3-4支路上設(shè)閥門(mén)，關(guān)小后由于1-2-3支路上通過(guò)的流量減小，導(dǎo)致R1，R2節(jié)點(diǎn)的壓力升高，同時(shí)由

19、于1-5-4支路和上的流量增加，R3，R4的壓力將會(huì)降低。圖2 某一單環(huán)供熱網(wǎng)的供水側(cè)面干管網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由此可以看出，對(duì)于環(huán)形網(wǎng)對(duì)應(yīng)特定的用戶流量分配要求，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整環(huán)上部分干管支路的閥門(mén)來(lái)改變各節(jié)點(diǎn)的壓力分布，從而有可能提高部分用戶的資用壓頭，達(dá)到提高管網(wǎng)輸送能力和節(jié)能的目的。如何裝配和調(diào)節(jié)干管上的閥門(mén)成為環(huán)形網(wǎng)可及性分析要的主要問(wèn)題。結(jié)論3 當(dāng)用戶及熱源要求的流量不變，且要實(shí)現(xiàn)同一種G2，即使得干管上的流量分配固定不變時(shí)，對(duì)于供（回）水側(cè)面管網(wǎng)，閥門(mén)安裝在環(huán)上與匯交點(diǎn)（分流點(diǎn)）相連的支路最有利，并且每個(gè)環(huán)上最多只需調(diào)節(jié)一個(gè)閥門(mén)。實(shí)際上，為達(dá)到某一特定的干管流量分配，

20、環(huán)路上的閥門(mén)可以安裝在環(huán)上的不同位置，而且也可以安裝不止一個(gè)閥門(mén)。例如圖2中將閥門(mén)安裝在1-2或2-3支路上都可以，但安裝在1-2支路上將使R1，R2的壓力也降低，安裝在2-3支路將使R2的壓力降低。進(jìn)一步可以證明，若采用上述結(jié)論中的方式安裝和調(diào)節(jié)閥門(mén)得到的各用戶節(jié)點(diǎn)壓力為p 0 i，采用其它方式加閥得到的各用戶節(jié)點(diǎn)壓力為p i，則對(duì)供水側(cè)干管網(wǎng)絡(luò)，p 0 ip i 對(duì)回水側(cè)干管網(wǎng)絡(luò)，p 0 ip i 對(duì)所有用戶均成立。也就是說(shuō)采用此種安裝和調(diào)節(jié)方式得到的各用戶資用壓力頭最大，因而是最

21、有利的。以上3個(gè)結(jié)論是進(jìn)行環(huán)形網(wǎng)可及性分析的基礎(chǔ)。根據(jù)以上結(jié)論，在求解時(shí)就可以首先假定G2，根據(jù)式（3），（10）和以上結(jié)論確定環(huán)上閥門(mén)安裝位置及閥門(mén)阻力，進(jìn)而就可確定各節(jié)點(diǎn)的壓力。可及性分析的目標(biāo)，就是要求解網(wǎng)上剩余壓頭最小的用戶的最大剩余壓頭值為多少，從而可以判斷系統(tǒng)是否可及，或確定各循環(huán)泵的最小揚(yáng)程。若各用戶所需的資用壓頭為p 0 n，則該最優(yōu)化問(wèn)題可表述為 ，對(duì)供水側(cè)干管網(wǎng)絡(luò) ，對(duì)回水側(cè)干管網(wǎng)絡(luò)約束條件為G1= A1-1Q - A1-1A2G2A2T（A-1）T（S1|G1|G1 + Z 

22、;d 1- Hp1）= S2|G2|G2 + Z d2 - Hp2 42 環(huán)形網(wǎng)可及性分析的具體算法通過(guò)4.1的分析，很自然地可以確定解決的基本思路（以供水側(cè)干管網(wǎng)絡(luò)為例）：首先確定鏈支支路，假定一組鏈支支路的流量為G2；根據(jù)式（3）計(jì)算出全部管段的流量G，根據(jù)其方向確定各環(huán)的水力匯交點(diǎn)；根據(jù)式（10）和結(jié)論3確定各環(huán)上要安裝的閥門(mén)位置及要滿足G2閥門(mén)應(yīng)有的阻力；根據(jù)的結(jié)果修正S1，然后由式（9）計(jì)算出各節(jié)點(diǎn)的壓力；計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值；若目標(biāo)最優(yōu)，此過(guò)程結(jié)束，否則根據(jù)一定的規(guī)則修正G2，返回。該問(wèn)題

23、是一復(fù)雜的非線性最優(yōu)化問(wèn)題，若采用一般的直接搜索方法，由于問(wèn)題的復(fù)雜度較高，收斂的速度非常慢，效率很低，更重要的是由于通常的非線性最優(yōu)化方法都是單點(diǎn)搜索算法，容易陷入局部最優(yōu)解，而難以得到全局最優(yōu)的解。為此，本文采用效果較好的混合遺傳算法來(lái)解。遺傳算法是一種利用隨機(jī)化技術(shù)來(lái)指導(dǎo)對(duì)一個(gè)被編碼的參數(shù)空間進(jìn)行高效搜索的方法，相對(duì)其他優(yōu)化算法，遺傳算法具有簡(jiǎn)單通用、魯棒性很強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)問(wèn)題空間進(jìn)行全局的搜索，它的5個(gè)基本要素即參數(shù)編碼、初始群體的設(shè)定、適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)、遺傳操作設(shè)計(jì)以及控制參數(shù)的設(shè)計(jì)，構(gòu)成了遺傳算法的核心內(nèi)容。但遺傳算法也有其不足之處，概要地說(shuō)就是全局搜索能力有余而局部搜索能力不足

24、，特別是當(dāng)快接近總是的最優(yōu)解時(shí)搜索的速度明顯放慢。筆者為此一方面通過(guò)在搜索過(guò)程中不斷調(diào)整控制參數(shù)來(lái)彌補(bǔ)，另一方面在搜索的后期引進(jìn)直接搜索的方法，在遺傳算法的最優(yōu)結(jié)果的基礎(chǔ)上作局部的微調(diào)，最終達(dá)到全局最優(yōu)。這樣就形成了一種混合遺傳算法，較好地利用了兩種方法的長(zhǎng)處。在編碼一采用了0-1機(jī)制，將各環(huán)的水力匯交點(diǎn)（分流點(diǎn)）位置和流量分配比作為未知變量進(jìn)行編碼。基于以上分析，編制了相應(yīng)的應(yīng)用軟件，該軟件可以對(duì)各種供熱網(wǎng)絡(luò)（包括枝狀網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)及多熱源并網(wǎng)運(yùn)行的管網(wǎng)等）進(jìn)行可及性分析。該軟件采用圖形化的用戶界面，界面友好，操作簡(jiǎn)便，結(jié)果形象、直觀。下面級(jí)出一個(gè)具體算例。圖3是東北某集中供熱網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。隨

25、著供熱負(fù)荷的增大以及對(duì)系統(tǒng)可靠性等方面的要求，該熱網(wǎng)在原來(lái)單熱源枝狀網(wǎng)的基礎(chǔ)上已發(fā)展成為兩熱源二環(huán)管網(wǎng)。全網(wǎng)運(yùn)行方式為質(zhì)調(diào)節(jié)，各熱力站為間邊換熱站。根據(jù)用戶負(fù)荷和熱源情況確定用戶總流量為5900t/h。其中熱源1負(fù)擔(dān)4900t/h，熱源2負(fù)擔(dān)1000t/h。各熱力站需資用壓力頭5m，各熱源內(nèi)部壓降為10m。熱源1的循環(huán)水泵在設(shè)計(jì)流量下的揚(yáng)程為7 7m，熱源2水泵揚(yáng)程為55 m?，F(xiàn)在的問(wèn)題是，對(duì)于該熱網(wǎng)，若采用現(xiàn)有水泵，系統(tǒng)能否滿足各用戶的流量要求，若能滿足，應(yīng)該如何調(diào)節(jié)？圖3 東北某集中供熱網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)利用可及性分析方法來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。由于供加水側(cè)完全對(duì)稱，

26、我們可以只分析供水側(cè)，由此即可推及回水側(cè)的對(duì)應(yīng)結(jié)果。供水側(cè)共2個(gè)環(huán)，大環(huán)有37個(gè)節(jié)點(diǎn)，匯交點(diǎn)位置用6位二進(jìn)制數(shù)表示；小環(huán)有22個(gè)節(jié)點(diǎn)，用5位二進(jìn)制數(shù)表示；每個(gè)環(huán)上的匯交點(diǎn)流量分配比用6位二進(jìn)制數(shù)表示。這樣問(wèn)題染色體的長(zhǎng)度為6+5+6+6=23。需要注意的是，匯交點(diǎn)位置的編碼有冗余，通常的處理方法是將冗余的基因作為致死基因（即適應(yīng)度函數(shù)值為0）。但大量冗余的存在將嚴(yán)重影響遺傳算法的有效應(yīng)用。為此，將冗余部分進(jìn)行重新映射，若匯交點(diǎn)位置編碼為n位，某一冗余編碼值為，則認(rèn)為該編碼對(duì)應(yīng)的值為2n-1，這樣處理就保證了冗余編碼除最高位外都是有效的。確定群體規(guī)模為64，初始群體在隨機(jī)制基礎(chǔ)上產(chǎn)生，若隨機(jī)產(chǎn)生

27、的染色體適值大小0，則吸收它為初始個(gè)體。在設(shè)計(jì)適應(yīng)度函數(shù)時(shí)，需要考慮到除主熱源外其它熱源能夠提供的壓頭?？梢詫⑵渥鳛閼土P項(xiàng)加到相就原函數(shù)中去，轉(zhuǎn)化為對(duì)無(wú)約束問(wèn)題的求解。遺傳算法采用保留最優(yōu)值的VCGA方法，選擇操作采用適應(yīng)度比例選擇策略。交叉操作采用單點(diǎn)交叉，變異操作為單點(diǎn)置換。選擇概率取0.8，變異概率起始時(shí)取0.001，以后逐漸加大至0.0088。限定遺傳操作熱行到第120代時(shí)終止，轉(zhuǎn)為對(duì)最優(yōu)個(gè)體的局部最優(yōu)直接搜索，在遺傳算法最優(yōu)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部微調(diào)，最終得到用戶最小剩余壓頭可以達(dá)到3.28m，目標(biāo)值大于0，因此系統(tǒng)是可及的。剩余壓頭最小的用戶為V。對(duì)應(yīng)參數(shù)如下：環(huán)編號(hào)水力匯交點(diǎn)位置流

28、量分配比閥門(mén)所在支路對(duì)應(yīng)支路的流量閥門(mén)阻力Sv1 B0AB0+2M1MN0+對(duì)應(yīng)該工況熱源2循環(huán)水泵的揚(yáng)程需達(dá)到41m，因此原有的循環(huán)水泵完全可以滿足要求。若將干管上閥門(mén)全部打開(kāi)，環(huán)狀運(yùn)行，則其中的兩個(gè)匯交點(diǎn)為E，L，剩余壓頭最小的用戶仍為V，其值為-6.09m，目標(biāo)值小于0，系統(tǒng)是不可及的。由上可見(jiàn)，單純考察系統(tǒng)的水力工況，不能簡(jiǎn)單是判定環(huán)狀運(yùn)行和枝狀運(yùn)行孰優(yōu)孰劣，而應(yīng)針對(duì)特定的系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析。分析表明，在環(huán)上干管的合理位置裝配和調(diào)節(jié)閥門(mén)有利于系統(tǒng)工況的改善。以上述兩個(gè)工況為例，若采用國(guó)內(nèi)現(xiàn)在通常采用的將環(huán)上閥門(mén)全部打開(kāi)的方式運(yùn)行，系統(tǒng)是不可及的，可是通過(guò)進(jìn)行可及性分析，在AB

29、和MN支路上安裝閥門(mén)并將其全關(guān)后系統(tǒng)卻是可及的。如果熱源循環(huán)泵采用變速泵，則為滿足同樣的用戶、熱源流量要求，進(jìn)行可及性分析后主循環(huán)泵的揚(yáng)程可以下調(diào)6.09+3.28=9.37m，節(jié)能效果也是非常顯著的。其實(shí)這是在直觀上也是可以解釋的。如圖3閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，大環(huán)的匯交點(diǎn)在L，用戶V處在一個(gè)較長(zhǎng)的分支上，是最不利用戶。當(dāng)MN上裝閥且關(guān)斷時(shí)，熱源1下面的分支通過(guò)的流量變小，因此該分支上各節(jié)點(diǎn)的壓力都上升，由這段環(huán)上引出的用戶V的壓力也隨之上升，因此V的資用壓頭變大。當(dāng)然，在這同時(shí)熱源1上面的分支各點(diǎn)的壓力將會(huì)因管段流量的增大而減小，與之相連的各用戶的資用壓頭將減小。但由于全開(kāi)時(shí)這些用戶的剩余壓頭很大，即使因MN切斷而使得資用壓頭減小，仍比用戶V的資用壓頭大，實(shí)際上AB管段上閥門(mén)的關(guān)斷對(duì)提高這些用戶的資用壓頭也是有益的。這樣，從整個(gè)系