供热管网阻力系数辨识研究及其多工况分析

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在供热管网中,管段阻力系数影响着供热管网运行调度水平、可靠性以及模拟计算结果等。在以往的研究中,大多学者认为利用多水力工况条件获得的辨识结果更准确,但是在多工况辨识研究方面并没有开展太多的理论研究。当供热管网中的节点压力和出流量均可观测时,单一工况条件下的辨识方程组是相容的,存在无穷多组解,即无法获得供热管网阻力系数唯一解。因此本文分别从辨识代数方程组解的存在性和能观测性理论两方面研究当供热管网节点压力和出流量均可观测时,利用多个水力工况条件下的运行参数辨识阻力系数唯一解析解的可行性。文章对供热管网链支管段与树支管段所满足的能量方程进行解耦,建立节点压力和出流量均已知时的多工况供热管网阻力系数辨识数学模型,并提出了确定度的概念,指出辨识供热管网阻力系数唯一解存在最小工况数。文章还从线性系统的能观测理论研究分析了多水力工况条件下的供热管网阻力系数辨识问题。研究发现当供热管网水力工况为等效工况时,此时利用再多的水力工况也无法满足供热系统的辨识能观测性,即无法辨识获得供热管网阻力系数唯一解。在实际供热管网中,节点压力一般是部分可观测的,本文针对节点压力部分可观测的情况研究多个水力工况观测条件下供热管网阻力系数唯一解的辨识问题。文章最后还给出了节点压力均可观测、部分节点压力可观测等不同观测条件下,供热管网算例的阻力系数计算过程,说明利用多个水力工况条件下的观测数据相对于利用单一工况条件可以辨识获得热网阻力系数唯一值,有效地提高了辨识结果的准确程度。本文的研究目的在于建立关于多水力工况观测条件下热网阻力系数辨识的理论计算框架,为利用多水力工况条件下的运行参数辨识实际供热管网提供理论依据。
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