一种城区多源蒸汽低碳供热智能优化调度运维管理系统的制作方法
本发明涉及蒸汽供热调度，具体为一种城区多源蒸汽低碳供热智能优化调度运维管理系统。
背景技术：
1、目前，城区蒸汽供热系统通常由燃煤热电机组、燃气热电机组、工业余热热源、区域锅炉热源和低碳补充热源共同供汽，供热对象包括工业用户、公共建筑用户和配套服务用户。蒸汽在管网输送过程中存在压力衰减、温度变化、比焓变化和蓄放热过程，不同热源的供汽成本、碳排放水平、爬坡能力和供汽边界也不一致。城区用户负荷受生产计划、班次变化、环境条件和工艺需求影响，负荷波动会传递到热源出力和管网压力分布中，因此多源蒸汽供热调度需要同时处理供需匹配、管网安全、低碳运行和运维处置。
2、针对上述相关内容，现有城区蒸汽供热调度通常采集热源出口压力、出口温度、供汽质量流量、用户用汽质量流量、用户入口压力以及部分管网测点数据，并按照运行人员经验或者固定调度规则确定热源出力。管网运行状态一般通过已布置仪表进行监视，负荷变化主要依据历史用汽曲线、实时流量和用户报送计划进行判断；管损统计多采用热源供汽量与用户用汽量之间的差额进行核算，异常处置则依据报警记录、巡检记录和现场复核结果形成工单。
3、现有城区多源蒸汽供热调度在多数据来源、管网状态计算、管网蓄热利用和异常闭环方面存在不足。部分管段缺少直接测点，热源、管网和用户数据的采样周期不同，导致调度输入的一致性不足；实时负荷调节未充分结合全网预测蒸汽需求质量流量和当前管网可释放蓄热量，热源出力容易随短时负荷变化频繁调整；管损判断若未扣除管网蓄热变化量，容易把管网蓄放热造成的能量差异计入损耗；小流量大压降、局部温降异常、质量流量平衡异常和分布式光纤传感系统温度异常未统一进入调度约束时，风险识别结果与运维工单之间也难以形成连续处置流程。
4、因此，本发明提供了一种城区多源蒸汽低碳供热智能优化调度运维管理系统，以解决现有技术中存在的不足之处。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种城区多源蒸汽低碳供热智能优化调度运维管理系统，解决了现有城区多源蒸汽供热系统中数据状态不一致、管网蓄热未参与调度、动态管损识别不足以及调度策略与运维处置难以闭环的问题。
2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
3、一种城区多源蒸汽低碳供热智能优化调度运维管理系统，包括源网感知模块、孪生仿真模块、负荷蓄热模块、管损诊断模块和调度运维模块。
4、源网感知模块用于采集并校验热源、管网、用户、环境和运维数据，生成有效采样数据。孪生仿真模块用于根据所述有效采样数据生成状态计算结果。负荷蓄热模块用于根据所述状态计算结果生成全网预测蒸汽需求质量流量和当前管网可释放蓄热量。管损诊断模块用于根据所述状态计算结果获取本调度周期末管网蓄热量和本调度周期初管网蓄热量以确定管网蓄热变化量，根据所述状态计算结果和所述管网蓄热变化量生成管损诊断结果，并根据所述状态计算结果和所述有效采样数据生成风险识别结果。调度运维模块用于根据所述全网预测蒸汽需求质量流量、所述当前管网可释放蓄热量、所述管损诊断结果和所述风险识别结果生成多热源低碳优化调度策略和运维工单。
5、通过采用上述技术方案，有效采样数据作为系统统一数据输入，状态计算结果作为管网运行状态基础，全网预测蒸汽需求质量流量和当前管网可释放蓄热量作为调度需求与管网缓冲能力输入，管损诊断结果和风险识别结果作为安全与运维约束输入，多热源低碳优化调度策略和运维工单作为控制与处置输出，由此形成多源蒸汽供热系统的感知、仿真、预测、诊断、调度和运维闭环。
6、优选的，所述源网感知模块生成所述有效采样数据时，接入热源数据、管网数据、用户数据、环境数据和运维数据，其中所述管网数据含分布式光纤传感系统数据；按照统一调度周期对所述热源数据、所述管网数据、所述用户数据、所述环境数据和所述运维数据进行时间对齐；根据仪表精度等级、通信状态、最近有效采样时间、历史波动范围和模型校核偏差确定可信度权重；根据所述可信度权重对同一测点的至少两个数据来源进行融合，生成所述有效采样数据。
7、通过采用上述技术方案，来自不同系统、不同采样周期和不同测量来源的数据被转换为统一调度周期下的有效采样数据，降低通信延迟、仪表偏差和单点测量异常对后续状态计算的影响。
8、优选的，所述孪生仿真模块生成所述状态计算结果时，根据热源出口、管段、节点、阀门、减温减压装置、疏水点、分支点、用户入口和分区边界建立蒸汽管网拓扑关系；根据所述蒸汽管网拓扑关系、管段静态参数、热源出口蒸汽参数、管段散热参数、管段环境参数、管段保温状态和用户入口要求计算节点压力、节点温度、管段质量流量、管段压降和管段温降，生成初始节点状态和初始管段状态；根据所述有效采样数据修正所述初始节点状态和所述初始管段状态，生成包含热源、管段及用户实时热力参数的所述状态计算结果。
9、通过采用上述技术方案，蒸汽管网拓扑关系、管段静态参数和实时测量数据共同参与状态计算，使未布置直接测点的节点和管段也能够获得用于调度和诊断的运行状态。
10、优选的，所述负荷蓄热模块生成所述全网预测蒸汽需求质量流量时，根据热用户行业类别、工艺用汽特点、历史用汽曲线、生产计划、合同压力等级和合同温度范围建立用户画像；根据所述用户画像确定连续稳定型用户、周期波动型用户、突增突降型用户、间歇生产型用户和重点保障型用户的负荷预测修正系数；根据所述状态计算结果中的用户当前用汽质量流量和所述负荷预测修正系数计算用户预测用汽质量流量，并汇总生成所述全网预测蒸汽需求质量流量。
11、通过采用上述技术方案，用户当前用汽质量流量与负荷预测修正系数共同确定下一调度时刻的用户预测用汽质量流量，能够将用户生产计划、历史负荷变化和用户类型差异纳入调度需求计算。
12、优选的，所述负荷蓄热模块生成所述当前管网可释放蓄热量时，根据所述状态计算结果获取管段有效容积、蒸汽密度和当前蒸汽比焓；根据下游用户入口压力下限、用户入口温度下限和管网安全运行要求确定最低可接受蒸汽比焓；根据所述管段有效容积、所述蒸汽密度、所述当前蒸汽比焓和所述最低可接受蒸汽比焓计算管段可释放蓄热量，并汇总生成所述当前管网可释放蓄热量。
13、通过采用上述技术方案，管网蓄热能力由管段容积、蒸汽密度、当前蒸汽比焓和最低可接受蒸汽比焓共同确定，调度运维模块能够在热源调节存在滞后时利用当前管网可释放蓄热量进行调度校核。
14、优选的，所述管损诊断模块生成所述管损诊断结果时，根据所述状态计算结果中的热源供汽质量流量、热源出口蒸汽比焓和调度周期计算热源输入热量；根据所述状态计算结果中的用户用汽质量流量、用户入口蒸汽比焓和调度周期计算用户接收热量；根据所述热源输入热量、所述用户接收热量和所述管网蓄热变化量生成所述管损诊断结果。
15、通过采用上述技术方案，管损诊断结果不只依据热源输入热量与用户接收热量之间的差值，还引入管网蓄热变化量，能够区分真实损耗与管网蓄放热引起的短时能量差异。
16、优选的，所述管损诊断模块生成所述风险识别结果时，基于所述状态计算结果，在管段质量流量低于同分区管段中位值的50%且管段压降高于同分区同管径管段基准压降的150%时，识别小流量大压降；基于所述状态计算结果，在管段单位长度温降连续3个调度周期高于对应管段历史同期均值的130%时，识别局部温降异常；基于所述状态计算结果，在分区入口质量流量与分区用户质量流量及分区蓄汽变化折算质量流量的偏差连续3个调度周期高于分区入口质量流量的5%时，识别质量流量平衡异常；根据所述小流量大压降、所述局部温降异常、所述质量流量平衡异常及所述有效采样数据中的分布式光纤传感系统温度异常、声学异常、压力突降和质量流量不平衡，生成所述风险识别结果。
17、通过采用上述技术方案，风险识别结果同时包含状态计算异常和传感异常，能够对保温失效、泄漏风险、疏水异常和计量偏差进行区分，并将异常区段作为调度约束和运维工单输入。
18、优选的，所述调度运维模块生成所述多热源低碳优化调度策略时，根据供热成本、供热碳排放量、管损率和热源出力波动量建立综合优化目标值；根据热源供汽质量流量上限、热源供汽质量流量下限、热源爬坡速率上限、管网节点压力上限、管网节点压力下限、管段最大允许质量流量、用户入口压力下限和用户入口温度下限建立约束条件；根据所述全网预测蒸汽需求质量流量、所述当前管网可释放蓄热量、所述管损诊断结果、所述风险识别结果、所述综合优化目标值和所述约束条件生成各热源供汽质量流量、热源出口压力、热源出口温度、关键阀门开度和分区切换建议，以组成所述多热源低碳优化调度策略。
19、通过采用上述技术方案，多热源低碳优化调度策略同时受需求预测、管网蓄热能力、管损诊断、风险识别、低碳目标和安全约束影响，能够在满足用户供汽边界的条件下确定热源出力和管网调节方案。
20、优选的，所述调度运维模块还用于校核所述多热源低碳优化调度策略。所述调度运维模块将所述多热源低碳优化调度策略输入所述孪生仿真模块，校核节点压力、用户入口压力、用户入口温度、管段质量流量、阀门开度和风险等级；在校核通过后输出运行建议，并在具备控制接口、权限校验通过、联锁校验通过且人工确认通过时输出控制指令；采集执行后的热源出力、阀门动作、用户入口参数和管网状态变化，计算调度执行偏差；在所述调度执行偏差超过预设偏差阈值时，重新生成所述多热源低碳优化调度策略，其中，所述预设偏差阈值包括热源供汽质量流量偏差阈值、关键节点压力偏差阈值和用户入口温度偏差阈值。
21、通过采用上述技术方案，多热源低碳优化调度策略在执行前经过孪生仿真模块校核，在执行后根据实际运行数据进行偏差判断，能够减少调度策略与实际运行状态之间的偏离。
22、优选的，所述调度运维模块生成所述运维工单时，根据所述风险识别结果确定风险等级，所述风险等级包括提示等级、关注等级、预警等级和报警等级，所述提示等级对应单一异常指标未持续超过3个调度周期，所述关注等级对应单一异常指标连续超过3个调度周期，所述预警等级对应2个以上异常指标同步出现并持续超过2个调度周期，所述报警等级对应压力越限、泄漏定位置信度达到80%以上、用户入口参数低于合同边界中的任一条件成立；根据所述提示等级生成运行记录，根据所述关注等级生成复核任务，根据所述预警等级生成巡检工单和检修准备工单中的至少一项，根据所述报警等级生成泄漏排查工单、阀门隔离建议和调度调整建议，并组合生成所述运维工单；记录所述运维工单的生成时间、执行人员、执行状态、复核结果和关闭时间。
23、通过采用上述技术方案，风险识别结果能够转换为具有明确处置对象和处置等级的运维工单，形成异常识别、工单生成、执行记录和复核关闭的运维闭环。
24、本发明提供了一种城区多源蒸汽低碳供热智能优化调度运维管理系统。具备以下有益效果：
25、1.本发明通过源网感知模块接入热源、管网、用户、环境和运维数据，并基于可信度权重生成有效采样数据，孪生仿真模块再利用有效采样数据修正初始节点状态和初始管段状态，形成包含热源、管段及用户实时热力参数的状态计算结果。由此，系统能够在测点分布不完整、数据来源不一致的情况下，对节点压力、节点温度、管段质量流量、管段压降和管段温降进行统一计算，为负荷预测、蓄热评估和调度校核提供一致的数据基础。
26、2.本发明通过负荷蓄热模块根据状态计算结果生成全网预测蒸汽需求质量流量和当前管网可释放蓄热量，并通过管损诊断模块根据管网蓄热变化量生成管损诊断结果，使调度运维模块在计算多热源低碳优化调度策略时同时考虑需求变化、管网蓄热能力和管损情况。由此，热源供汽质量流量、热源出口压力、热源出口温度、关键阀门开度和分区切换建议能够在满足管网节点压力、管段最大允许质量流量以及用户入口参数边界的条件下确定，减少仅依据实时负荷进行调节造成的热源出力波动。
27、3.本发明通过管损诊断模块将小流量大压降、局部温降异常、质量流量平衡异常以及有效采样数据中的分布式光纤传感系统温度异常、声学异常、压力突降和质量流量不平衡共同用于生成风险识别结果，并由调度运维模块根据风险等级生成运维工单。由此，管网异常能够与运维处置对象对应，系统能够形成从风险识别、运行记录、复核任务、巡检工单、泄漏排查工单到执行状态记录的闭环处理流程。