1.一种热力网络动态仿真方法,其特征在于,包括以下步骤:在热力网络的水力工况模型达到稳态的基础上,按照热力工况模型进行动态计算,从而建立热水集中供热管网的热力工况动态模型,以完成仿真;其中,所述水力工况模型包括:第一关系方程,用于表征热力网络的关联矩阵、各管段的流量与节点净出流量的关系,所述热力网络的关联矩阵根据基尔霍夫电流定律确定;第二关系方程,用于表征热力网络的基本回路矩阵与各管段的压差的关系,所述热力网络的基本回路矩阵根据基尔霍夫电压定律确定;管道中任意两个断面之间的不可压缩流体流动的伯努利方程;热力网络中各管段的流体压降、流量和阻力特性系数的管路特性方程,所述阻力特性系数与管段内流体介质在当前温度和压力下的密度负相关,所述介质在当前温度和压力下的密度是根据密度与当前温度、压力的关系得到的;所述热力工况模型包括:热力网络中各管段内体积流量的连续性方程;各管段内热水微元体的动量方程,所述动量方程是根据热力网络中各管段内热水微元体所受的表面力和质量力得到的;根据热力网络中各管段内的流体总能量变化率、流体介质的温度变化、热水微元体所受的表面力和质量力建立的能量方程,所述能量方程中,管段内流体介质的温度变化与当前温度和压力下的密度负相关,所述管段内流体介质的温度变化与当前温度和压力下的比热容负相关;所述介质在当前温度和压力下的比热容是根据比热容与当前温度、压力的关系得到的。
2.根据权利要求1所述的热力网络动态仿真方法,其特征在于,所述阻力特性系数的计算式如下:式中,S为阻力特性系数,λ 1 为常系数,K为管壁的当量绝对粗糙度,ρ是所述管段内流体介质在当前温度和压力下的密度,d为管道内径,l为管段的长度,l d 为管段的局部阻力当量长度,Re为雷诺数,u为流体在管线内的流速,υ为流体运动粘度。
3.根据权利要求1所述的热力网络动态仿真方法,其特征在于,所述水力工况模型中,当流体介质在管段内为层流状态时,所述管路特性方程的计算式如下:其中,第一个公式为当流体介质在管段内为紊流状态时的管路特性方程,第二公式为当流体介质在管段内为层流状态时的管路特性方程;ΔP为管段的流体压降,G为管段的体积流量,S为阻力特性系数,Re为雷诺数,u为流体在管线内的流速,υ为流体运动粘度。
4.根据权利要求1所述的热力网络动态仿真方法,其特征在于,所述能量方程中,所述管段内流体介质的温度变化与管段内单位表面积的热量正相关,所述管段内单位表面积的热量计算式如下:q=-K 1 (T-T W )式中,q为所述管段内单位表面积的热量,K 1 为流体与管壁间的传热系数,T为管段内的当前温度,T W 为管壁温度;M W 为单位长度管道质量;c W 为管道金属的比热容;D为管径;q 0 为管道单位外表面积的散热损失。
5.根据权利要求1所述的热力网络动态仿真方法,其特征在于,所述水力工况模型中的方程组如下:式中,A为根据基尔霍夫电流定律确定热力网络的关联矩阵,G为各管段的流量,Q为节点的净出流量,B f 为根据基尔霍夫电压定律确定热力网络的基本回路矩阵,ΔH为各管段的阻力压降,S为所述阻力特性系数,Z为位置高度,DH为水泵的扬程。
6.根据权利要求1所述的热力网络动态仿真方法,其特征在于,所述热力工况模型中的方程组如下:q v =C式中,q v 为管道体积流量,C为常系数,p为管段的流体压力,x为管线积分长度, 为压力对长度的微分,λ为沿程摩擦阻力系数,D为管段的截面直径,A为管段的截面积,ρ是所述管段内流体介质在当前温度和压力下的密度,g为重力加速度,θ为管线离水平线的倾斜角, 为管道内介质温度对时间的微分,q为管段内单位表面积所增加的热量,c p 为所述管段内流体介质在当前温度和压力下的比热容。
7.根据权利要求1所述的热力网络动态仿真方法,其特征在于,还包括对热力网络中的设备进行建模,所述设备包括水泵、换热器、调节阀和散热器中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的热力网络动态仿真方法,其特征在于,所述水泵的建模公式包括:式中,H 1 为扬程,a、b、c均为系数,n 1 为水泵的当前转速,n 0 为水泵的额定转速,Q为水泵的流量;所述换热器的建模公式包括:式中,Q为换热器中的热量,G 1 、G 2 分别为一、二次侧流体流量;c 1 、c 2 分别为一、二次流体平均定压比热;t g1 、t h1 与t g2 、t h2 分别为一、二次侧的供回管水温度;K为换热器总传热系数;F为换热器换热面积;△t为两侧流体的传热温差;所述调节阀的建模公式包括:式中,Q为调节阀流量,p 1 、p 2 为调节阀前后压力;ρ为密度;A为流通面积;ζ为调节阀阻力系数;所述散热器的建模公式包括:Q 1 =εW min (t g -t n )式中,Q 1 为散热器的散热量,W min 为散热器中热流体的流量当量;t g 、t n 分别为散热器入口温度与室内温度;ε为无量纲比热系数。
9.一种热力网络动态仿真装置,其特征在于,包括存储器和处理器,以及存储在所述存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序,所述处理器与所述存储器相耦合,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述的热力网络动态仿真方法。