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智慧城市熱力系統(tǒng)仿真技術及應用 版權信息
- ISBN：9787547861820
- 條形碼：9787547861820 ; 978-7-5478-6182-0
- 裝幀：精裝
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
智慧城市熱力系統(tǒng)仿真技術及應用 本書特色
1.智慧供熱作為實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標切實可行的技術方案,可助力供熱行業(yè)研究綠色低碳路線。數(shù)字化、低碳化和智慧化的供熱方式已經(jīng)成為中國供熱行業(yè)的共同發(fā)展愿景。此為出版本書的動機與目標。
2.智慧城市供熱系統(tǒng),須圍繞“數(shù)字孿生”進行管理建設,仿真模擬技術是關鍵。全書即從“機理和數(shù)據(jù)雙驅(qū)動”的混合建模技術出發(fā),分別介紹了供熱系統(tǒng)分布式輸配系統(tǒng)技術,供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡技術,供熱系統(tǒng)管網(wǎng)老化、泄漏和堵塞故障診斷技術,以及供熱系統(tǒng)可調(diào)式噴射泵技術。并輔以大量工程案例及其分析。
3.本書成果總結，依托國家重點研發(fā)計劃———國際合作“基于數(shù)字孿生的供熱系統(tǒng)全網(wǎng)動態(tài)優(yōu)化及低碳智慧調(diào)控關鍵技術研究”。撰寫視野較為廣角。
智慧城市熱力系統(tǒng)仿真技術及應用 內(nèi)容簡介
本書作者根據(jù)城市供熱系統(tǒng)智慧化和低碳化發(fā)展的需要,結合所從事研究工作和教學方向,并基于自己多年智慧供熱工程實踐編寫而成。全書從智慧城市供熱系統(tǒng)面臨的機遇與挑戰(zhàn)出發(fā),探討了多種智慧城市供熱系統(tǒng)關鍵技術。全書包括6章,第1章對智慧供熱系統(tǒng)進行簡要介紹;第2章介紹了智慧供熱仿真基礎理論以及現(xiàn)有的仿真軟件;第3章介紹了供熱系統(tǒng)分布式輸配系統(tǒng)技術,該技術提出了一種新的水力調(diào)節(jié)方法來適應分布式變頻供熱系統(tǒng),可以實現(xiàn)多熱源環(huán)狀供熱系統(tǒng)的水力平衡;第4章介紹了供熱系統(tǒng)所有渠道平衡技術,從熱網(wǎng)水力平衡和所有渠道平衡控制兩個方面對供熱系統(tǒng)普遍存在的水力失衡及冷熱不均問題做了深刻分析;第5章介紹了供熱系統(tǒng)智慧診斷技術,通過仿真技術和智能算法
智慧城市熱力系統(tǒng)仿真技術及應用 目錄
第1章 緒論1
1.1 智慧城市供熱系統(tǒng)的背景 ………………………………………………………1
1.2 智慧城市供熱系統(tǒng)的關鍵技術 ………………………………………………3
1.3 智慧城市供熱系統(tǒng)的機遇與挑戰(zhàn) ………………………………………………5
1.3.1 現(xiàn)有供熱系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及問題………………………………………5
1.3.2 現(xiàn)有供熱系統(tǒng)的治理難點………………………………………………6
1.3.3 現(xiàn)有供熱系統(tǒng)監(jiān)管存在問題……………………………………………6
1.3.4 智慧供熱系統(tǒng)的發(fā)展目標………………………………………………7
參考文獻………………………………………………………………………………7
第2章 智慧供熱系統(tǒng)仿真理論基礎與應用9
2.1 水力工況 ………………………………………………………………………………9
2.1.1 穩(wěn)態(tài)水力工況 ………………………………………………………………10
2.1.2 動態(tài)水力工況 ………………………………………………………………15
2.2 熱力工況……………………………………………………………………………18
2.2.1 穩(wěn)態(tài)熱力工況 ………………………………………………………………19
2.2.2 動態(tài)熱力工況 ………………………………………………………………22
2.3 管網(wǎng)求解的方法……………………………………………………………………23
2.3.1 基于圖論的方法 ……………………………………………………………23
2.3.2 數(shù)值求解的方法 …………………………………………………………27
2.3.3 面向?qū)ο蟮姆椒?……………………………………………………………29
2.4 現(xiàn)有仿真軟件簡介………………………………………………………………35
2.4.1 國外現(xiàn)有仿真軟件 …………………………………………………………36
2.4.2 國內(nèi)現(xiàn)有仿真軟件 …………………………………………………………37
參考文獻 ……………………………………………………………………………………43
第3章 供熱系統(tǒng)分布式輸配系統(tǒng)技術及應用45
3.1 問題提出……………………………………………………………………………45
3.2 研究現(xiàn)狀………………………………………………………………………………47
3.2.1 分布式輸配系統(tǒng)的調(diào)控技術 ……………………………………………47
3.2.2 分布式輸配系統(tǒng)的智慧運行 ………………………………………………48
3.3 解決方案………………………………………………………………………………50
3.3.1一次熱網(wǎng)調(diào)頻方法 …………………………………………………………50
3.3.2 二次熱網(wǎng)智慧運行方法 ……………………………………………………54
3.4 案例驗證………………………………………………………………………………58
3.4.1 案例一 …………………………………………………………………………58
3.4.2 案例二 ………………………………………………………………………65
參考文獻 ……………………………………………………………………………………72
第4章 供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡技術及應用74
4.1 問題提出……………………………………………………………………………74
4.1.1熱網(wǎng)水力失調(diào) …………………………………………………………………74
4.1.2 熱網(wǎng)平衡控制 ………………………………………………………………80
4.1.3多熱源優(yōu)化控制 ……………………………………………………………83
4.2 研究現(xiàn)狀………………………………………………………………………………83
4.2.1水力失調(diào)研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………83
4.2.2 平衡控制研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………88
4.2.3 優(yōu)化控制研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………90
4.3 解決方案………………………………………………………………………………92
4.3.1 水力平衡改造 ………………………………………………………………92
4.3.2 平衡控制路線 …………………………………………………………………93
4.3.3 優(yōu)化控制路線 ………………………………………………………………95
4.4 案例驗證………………………………………………………………………………97
4.4.1 案例一 ………………………………………………………………………97
4.4.2 案例二……………………………………………………………………101
4.4.3案例三……………………………………………………………………104
4.4.4 案例四…………………………………………………………………………107
4.4.5 案例五……………………………………………………………………110
參考文獻…………………………………………………………………………………112
第5章 供熱系統(tǒng)智慧診斷技術及應用114
5.1 問題提出 ………………………………………………………………………………114
5.1.1 管道老化…………………………………………………………………114
5.1.2 管道泄漏………………………………………………………………………115
5.1.3 管道堵塞…………………………………………………………………116
5.2 研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………………116
5.2.1 國外管網(wǎng)故障檢測研究情況………………………………………………116
5.2.2 國內(nèi)管網(wǎng)故障檢測研究情況………………………………………………123
5.2.3 未來發(fā)展趨勢……………………………………………………………125
5.3 解決方案 …………………………………………………………………………126
5.3.1 管道老化故障診斷………………………………………………………126
5.3.2 管道泄漏故障診斷…………………………………………………………129
5.3.3 管道堵塞故障診斷…………………………………………………………130
5.4 案例分析 ………………………………………………………………………132
5.4.1 管網(wǎng)故障水力對稱性………………………………………………………132
5.4.2 供熱管網(wǎng)中管段粗糙度辨識………………………………………………146
5.4.3 供熱管網(wǎng)中管道泄漏辨識…………………………………………………159
5.4.4 供熱管網(wǎng)中管道堵塞辨識…………………………………………………164
參考文獻…………………………………………………………………………………167
第6章 供熱系統(tǒng)噴射泵技術及應用171
6.1 問題提出 ………………………………………………………………………………171
6.2 研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………………172
6.2.1噴射泵技術研究現(xiàn)狀……………………………………………………172
6.2.2 噴射泵技術在供熱領域的應用現(xiàn)狀……………………………………173
6.3 解決方案 …………………………………………………………………………175
6.3.1噴射泵結構、原理及尺寸設計 ……………………………………………175
6.3.2 噴射泵運行特性模擬……………………………………………………182
6.3.3可調(diào)節(jié)噴射泵系數(shù)辨識……………………………………………………188
6.4 案例分析 …………………………………………………………………………192
6.4.1噴射泵在供熱系統(tǒng)中的應用場景………………………………………192
6.4.2 噴射泵供熱系統(tǒng)節(jié)能性分析………………………………………………195
參考文獻 …………………………………………………………………………………199
1.1 智慧城市供熱系統(tǒng)的背景 ………………………………………………………1
1.2 智慧城市供熱系統(tǒng)的關鍵技術 ………………………………………………3
1.3 智慧城市供熱系統(tǒng)的機遇與挑戰(zhàn) ………………………………………………5
1.3.1 現(xiàn)有供熱系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及問題………………………………………5
1.3.2 現(xiàn)有供熱系統(tǒng)的治理難點………………………………………………6
1.3.3 現(xiàn)有供熱系統(tǒng)監(jiān)管存在問題……………………………………………6
1.3.4 智慧供熱系統(tǒng)的發(fā)展目標………………………………………………7
參考文獻………………………………………………………………………………7
第2章 智慧供熱系統(tǒng)仿真理論基礎與應用9
2.1 水力工況 ………………………………………………………………………………9
2.1.1 穩(wěn)態(tài)水力工況 ………………………………………………………………10
2.1.2 動態(tài)水力工況 ………………………………………………………………15
2.2 熱力工況……………………………………………………………………………18
2.2.1 穩(wěn)態(tài)熱力工況 ………………………………………………………………19
2.2.2 動態(tài)熱力工況 ………………………………………………………………22
2.3 管網(wǎng)求解的方法……………………………………………………………………23
2.3.1 基于圖論的方法 ……………………………………………………………23
2.3.2 數(shù)值求解的方法 …………………………………………………………27
2.3.3 面向?qū)ο蟮姆椒?……………………………………………………………29
2.4 現(xiàn)有仿真軟件簡介………………………………………………………………35
2.4.1 國外現(xiàn)有仿真軟件 …………………………………………………………36
2.4.2 國內(nèi)現(xiàn)有仿真軟件 …………………………………………………………37
參考文獻 ……………………………………………………………………………………43
第3章 供熱系統(tǒng)分布式輸配系統(tǒng)技術及應用45
3.1 問題提出……………………………………………………………………………45
3.2 研究現(xiàn)狀………………………………………………………………………………47
3.2.1 分布式輸配系統(tǒng)的調(diào)控技術 ……………………………………………47
3.2.2 分布式輸配系統(tǒng)的智慧運行 ………………………………………………48
3.3 解決方案………………………………………………………………………………50
3.3.1一次熱網(wǎng)調(diào)頻方法 …………………………………………………………50
3.3.2 二次熱網(wǎng)智慧運行方法 ……………………………………………………54
3.4 案例驗證………………………………………………………………………………58
3.4.1 案例一 …………………………………………………………………………58
3.4.2 案例二 ………………………………………………………………………65
參考文獻 ……………………………………………………………………………………72
第4章 供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡技術及應用74
4.1 問題提出……………………………………………………………………………74
4.1.1熱網(wǎng)水力失調(diào) …………………………………………………………………74
4.1.2 熱網(wǎng)平衡控制 ………………………………………………………………80
4.1.3多熱源優(yōu)化控制 ……………………………………………………………83
4.2 研究現(xiàn)狀………………………………………………………………………………83
4.2.1水力失調(diào)研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………83
4.2.2 平衡控制研究現(xiàn)狀 ………………………………………………………88
4.2.3 優(yōu)化控制研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………90
4.3 解決方案………………………………………………………………………………92
4.3.1 水力平衡改造 ………………………………………………………………92
4.3.2 平衡控制路線 …………………………………………………………………93
4.3.3 優(yōu)化控制路線 ………………………………………………………………95
4.4 案例驗證………………………………………………………………………………97
4.4.1 案例一 ………………………………………………………………………97
4.4.2 案例二……………………………………………………………………101
4.4.3案例三……………………………………………………………………104
4.4.4 案例四…………………………………………………………………………107
4.4.5 案例五……………………………………………………………………110
參考文獻…………………………………………………………………………………112
第5章 供熱系統(tǒng)智慧診斷技術及應用114
5.1 問題提出 ………………………………………………………………………………114
5.1.1 管道老化…………………………………………………………………114
5.1.2 管道泄漏………………………………………………………………………115
5.1.3 管道堵塞…………………………………………………………………116
5.2 研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………………116
5.2.1 國外管網(wǎng)故障檢測研究情況………………………………………………116
5.2.2 國內(nèi)管網(wǎng)故障檢測研究情況………………………………………………123
5.2.3 未來發(fā)展趨勢……………………………………………………………125
5.3 解決方案 …………………………………………………………………………126
5.3.1 管道老化故障診斷………………………………………………………126
5.3.2 管道泄漏故障診斷…………………………………………………………129
5.3.3 管道堵塞故障診斷…………………………………………………………130
5.4 案例分析 ………………………………………………………………………132
5.4.1 管網(wǎng)故障水力對稱性………………………………………………………132
5.4.2 供熱管網(wǎng)中管段粗糙度辨識………………………………………………146
5.4.3 供熱管網(wǎng)中管道泄漏辨識…………………………………………………159
5.4.4 供熱管網(wǎng)中管道堵塞辨識…………………………………………………164
參考文獻…………………………………………………………………………………167
第6章 供熱系統(tǒng)噴射泵技術及應用171
6.1 問題提出 ………………………………………………………………………………171
6.2 研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………………172
6.2.1噴射泵技術研究現(xiàn)狀……………………………………………………172
6.2.2 噴射泵技術在供熱領域的應用現(xiàn)狀……………………………………173
6.3 解決方案 …………………………………………………………………………175
6.3.1噴射泵結構、原理及尺寸設計 ……………………………………………175
6.3.2 噴射泵運行特性模擬……………………………………………………182
6.3.3可調(diào)節(jié)噴射泵系數(shù)辨識……………………………………………………188
6.4 案例分析 …………………………………………………………………………192
6.4.1噴射泵在供熱系統(tǒng)中的應用場景………………………………………192
6.4.2 噴射泵供熱系統(tǒng)節(jié)能性分析………………………………………………195
參考文獻 …………………………………………………………………………………199
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智慧城市熱力系統(tǒng)仿真技術及應用 作者簡介
王海，工學博士，同濟大學機械與能源工程學院副教授、博士生導師。長期專注于區(qū)域供熱供冷、建筑能源和數(shù)字孿生技術領域研究，致力于提供綜合能源系統(tǒng)的仿真、控制和智能化解決方案。近5年來，主持和負責國家自然科學基金、重點研發(fā)計劃、國家科技重大專項等國家與省部級項目至少6項。教科研領域，已發(fā)表論文80余篇，其中30多篇被SCI、EI收錄，已授權發(fā)明專利16項。自主研發(fā)多源復雜拓撲管網(wǎng)的熱力管網(wǎng)仿真的全新模型和核心算法，并在智慧應用等方面取得了創(chuàng)新性研究成果。2019年榮獲“華夏建設科學技術獎“一等獎和“地理信息科技進步”二等獎，2021年榮獲“中國房地產(chǎn)業(yè)協(xié)會科學技術獎”二等獎。出版著作《數(shù)學建模典型應用案例及理論分析》。 楊光，同濟大學熱能工程博士研究生，主要研究方向為區(qū)域供熱、建模理論及數(shù)字孿生技術。已發(fā)表論文20余篇，其中6篇被SCI、EI收錄，已授權發(fā)明專利4項。參與國家自然科學基金、重點研發(fā)計劃、國家科技重大專項等國家與省部級項目至少5項。2018年榮獲“研究生國家獎學金”，2019 年獲評“同濟大學優(yōu)秀畢業(yè)生”，2021年榮獲 “供熱工程建設與高效運行研討會（第七屆）”會議論文一等獎。
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