一种分时间段的梯级式热费计量方法及装置与流程
本发明属于供热计量领域，具体涉及一种分时间段的梯级式热费计量方法及装置。
背景技术：
热能是人们现代生活必不可少的一种能量。热电厂通过热电联产机组既能发电，也能供热。由于用户每天的用电习惯不同，热电厂的电网负荷也在随时波动。为了实现节能减排，当用户的用电量降低，电网处于低负荷，为了调节发电量，热电厂的热电联产机组被迫以低负荷的工况参与电网调峰。由于热电联产机组的供热能力和供电能力相互影响，在电力低负荷运行时，热电联产机组的供热能力也将明显下降，导致热电厂生产的热不能满足用户的热需求，出现电力供大于求、热力供小于求的矛盾。
目前，为了实现节能降耗、降低运行成本，有效缓解不同时段热电厂的生产压力，国内外学者提出一系列技术手段，包括新建或改造热电联产机组、增加储能、储热设备等技术手段，但由于改造费用高、提升供热能力有限等原因，这些技术措施仍不能满足实际的工程需求。对于用户而言，用户希望电厂能根据自己的实际热需求供给适宜的热量，在满足热需求的同时，降低使用成本。现有技术中已经提出了根据高、低品位热能的不同计费方法，但该计费方法无法解决用热高峰时段、用热低谷时段的热电供需矛盾，使得用户的热需求无法满足，也不利于热电厂合理利用能源，提高电厂的购热成本。
现有热费计量方法都不能实现对不同峰谷时间段热能的热费计量，也不能使热电厂峰值期多余的热能得到合理利用，违背了当前社会“节能减排”的大趋势，使得用户的供热需求及自身利益得不到保障。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种分时间段的梯级式热费计量方法及装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供的一种分时间段的梯级式热费计量方法包括：
获取在预定时段内供给各个品位热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、流经流量计的热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间以及流经流量计的热水的相对密度与比热容的综合修正系数；
获取单位热量基础热价；
基于所述供水温度、所述回水温度、所述质量比热容、所述起始时间、所述结束时间、所述综合修正系数以及所述单位热量基础热价，计算供给买热方的热能的热费；
获取预定时段内不同时间段供给各个品位热能的时间修正系数；
基于所述时间修正系数，使用时间修正热费计算公式计算修正后的热费；
所述时间修正热费计算公式为：
其中，p表示修正后的热费，单位为元；p0表示单位热量基础热价，单位为元/gj；f(τ)表示预定时段内不同时间段的时间修正系数；tg表示供水管的供水温度，单位为℃；th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m3；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m3/s；τ1表示热水在所划分时间段内流经流量计的起始时间，单位为秒；τ2表示在所划分时间段内热水流经流量计结束时间，单位为s；τ表示时间段。
可选的，获取预定时段内不同时间段供给各个品位热能的时间修正系数包括：
基于热负荷随时间的变化规律，将时间段分为峰值时段、谷值时段以及平均值时段；
确定各个时间段的时间修正系数。
可选的，所述确定各个时间段的时间修正系数包括：
使用时间修正系数的计算公式，确定各个时间段的时间修正系数，时间修正系数的计算公式为：
其中，
第二方面，本发明提供的一种分时段的梯级式热费计量装置，包括：多梯度积分积算仪，第一温度传感器、第二温度传感器以及流量计，所述第一温度传感器安装在热电厂的供水管上，所述第二温度传感器以及流量计安装在热电厂的回水管上，所述多梯度积分积算仪分别与所述第一温度传感器、第二温度传感器以及流量计相连；
所述第一温度传感器，用于采集在预定时段内供给各个品位热能过程中，供水管的供水温度，并将所述供水温度传输给所述多梯度积分积算仪；
所述第二温度传感器，用于采集热电厂在预定时段内供给各个品位热能过程中，回水管的回水温度，并将所述回水温度传输给所述多梯度积分积算仪；
所述流量计，用于采集热电厂在预定时段内供给各个品位热能过程中，流过自身的热水流量、体积流量、起始时间、结束时间；
所述多梯度积分积算仪，用于基于所述供水温度、所述回水温度、所述质量比热容、所述起始时间、所述结束时间、所述综合修正系数以及所述单位热量基础热价，计算供给买热方的热能的热费；
获取预定时段内不同时间段供给各个品位热能的时间修正系数；
基于所述时间修正系数，使用时间修正热费计算公式计算时间修正后的热费；
所述时间修正热费计算公式为：
其中，p表示修正后的热费，单位为元；p0表示单位热量基础热价，单位为元/gj；f(τ)表示预定时段内不同时间段的时间修正系数；tg表示供水管的供水温度，单位为℃；th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m3；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m3/s；τ1表示热水在所划分时间段内流经流量计的起始时间，单位为秒；τ2表示在所划分时间段内热水流经流量计结束时间，单位为s；τ表示时间段。
可选的，所述装置还包括：获取处理单元，所述获取处理单元与所述多梯度积分积算仪相连；
所述获取处理单元用于获取预定时段内不同梯级时间段供给各个品位热能的时间修正系数包括：
基于热负荷随时间的变化规律，将时间段分为峰值时段、谷值时段以及平均值时段；
确定各个时间段的时间修正系数。
可选的，获取处理单元，用于使用时间修正系数的计算公式，确定各个时间段的时间修正系数，时间修正系数的计算公式为：
其中，
本发明实施例提供的一种分时间段的梯级式热费计量方法及装置，通过获取在预定时段内供给各个品位热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间、流经流量计的热水的相对密度与比热容的综合修正系数、单位热量基础热价，然后计算热电厂与买热方结算的热费，之后引入根据不同时段热负荷的变化规律确定的时间修正系数对热费进行修正。因此本发明实施例可以根据不同地域的用户实际用热规律以及机组的供热方案改变热费计量方案，实现不同时间段热费的准确计量，同时可以缓解用热峰谷值时段的热电供需矛盾，提高热电厂热能的合理利用，并降低用户的购热成本。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种分时间段的梯级式热费计量方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种分时间段的梯级式热费计量装置的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供的一种基于分时间段的梯级式热费计量方法，包括：
s1，获取在预定时段内供给各个品位热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、流经流量计的热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间以及热水的相对密度与比热容的综合修正系数；
其中，预定的时间周期根据实际情况设定，在具体实施时可以取1天作为一个时间周期。
可以理解，流量计安装在回水管上，热水流经流量计，流量计可以采集多个热水的参数。示例性的如：回水温度、回水起始时间等等。
s2，获取单位热量基础热价；
s3，基于供水温度、回水温度、质量比热容、起始时间、结束时间、综合修正系数以及单位热量基础热价，计算热能的热费；
其中，单位热量基础热价可以是热电厂与买热方协定而确定的，相对密度与比热容的综合修正系数与现有技术取值原理相同。
s4，获取预定时段内不同时间段供给各个品位热能的时间修正系数；
可以理解，当用户的用电量降低，电网处于低负荷时，为调节发电量，热电联产机组将低负荷运行，供热能力也将明显下降，导致热负荷不能满足需求，出现了电力供大于求、热力供小于求得热电供需矛盾。因此根据热负荷时间τ作为影响热价的因素，对时间段进行区分，可以有效缓解热电供需矛盾，有效改变用户侧的用热方式，达到移峰填谷的作用。
s5，基于时间修正系数，使用时间修正总价计算公式计算时间修正后的热费；
所时间修正总价计算公式为：
其中，p表示修正后的热费，单位为元；p0表示单位热量基础热价，单位为元/gj；f(τ)表示预定时段内不同时间段的时间修正系数；tg表示供水管的供水温度，单位为℃；th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m3；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m3/s；τ1表示热水在所划分时间段内流经流量计的起始时间，单位为秒；τ2表示在所划分时间段内热水流经流量计结束时间，单位为s；τ表示时间段。
作为本发明可选的一种实施例，获取预定时段内不同时段内供给各个品位热能的时间修正系数的步骤包括：
步骤a：基于热负荷随时间的变化规律，将时间段分为峰值时段、谷值时段以及平均值时段；
步骤b：确定各个时间段的时间修正系数。
本发明提出了按照热负荷将时间段τ划分为三个不同时段：峰值时段、谷值时段和平均值时段，对不同时段分别计费。
峰值时段τh：当用热时间τ在电厂的热负荷峰值时间段内，即τh1≤τ≤τh2，该时间段为第一梯级；
谷值时段τl：当用热时间τ在电厂的热负荷谷值时间段内，即τl1≤τ≤τl2，该时间段为第二梯级；
平均值时段τa：当用热时间τ在电厂的热负荷平值时间段内，即τa1≤τ≤τa2，该时间段为第三梯级；；
作为本发明可选的一种实施例，确定各个时间段的时间修正系数包括：
使用时间修正系数的计算公式，确定各个时间段的时间修正系数，时间修正系数的计算公式为：
其中，
将上述时间修正系数的计算公式转化，则上述时间修正系数的计算公式为：
本发明实施例提供的一种分时间段的梯级式热费计量方法，通过获取在预定时段内不同时间段内供给各个品位热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、流经流量计的热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间、流经流量计的热水的相对密度与比热容的综合修正系数、单位热量基础热价，然后计算热电厂与买热方结算的热费，之后引入根据不同时段热负荷的变化规律确定的时间修正系数对热费进行修正。因此本发明实施例可以根据不同地域的用户实际用热规律以及供热方案改变热费计量方案，实现不同时间段热费的准确计量，同时可以缓解峰谷值时段的热电供需矛盾，提高热电厂热能的合理利用，降低用户的购热成本。
实施例二
作为本发明可选的一种实施例，基于供水温度、回水温度、热水质量比热容、起始时间、结束时间、综合修正系数以及单位热量基础热价，使用热费计算公式，计算热能的热费；
热费计算公式为：
其中，p表示热费，p0表示单位热量基础热价，tg表示供水管的供水温度，th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m3；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m3/s。
实施例三
可以理解，高品位的热能，供水温度越高，电厂投入成本越高。低品位的热能，供水温度越低，电厂投入成本越低。回水温度越低，蒸汽冷凝水温度越低，锅炉的运行效率越高，低品位余热的回收利用率就越高。因此需要综合考虑热能的利用效率与成本投入，因此供水管的供水温度与回水管的回水温度是影响热价的因素。回水温度越低，对买热方而言，一方面使得交换热量程度更剧烈，热量利用效率更高，输送的电耗也越小，低品位余热的回收利用率就越高；由于买热方要额外投入能源站(大温差机组)来降低回水温度，买热方的成本变高了，考虑卖热方(电厂)与供热公司均对回水温度有要求，并鼓励电厂对低品位热能的回收利用，本发明仅考虑回水温度。因此本发明通过引入温度修正系数进行热价的修正，可以提高热电厂热能的利用效率，以此降低投入成本的，同时热价的修正也利于降低买热方的买热成本。
作为本发明可选的一种实施例，可以通过获取预定时段内生产不同位品热能的温度修正系数，通过温度修正总价计算公式，计算温度修正后的热费；
温度修正总价计算公式为：
其中，f(tg，th)表示不同品位热能的温度修正系数，此处p表示温度修正后的热费。
其中，获取预定时段内生产不同品位热能的温度修正系数通过如下步骤：
步骤a：按照不同品位热能的回水温度的最小值与最大值，确定回水温度的温度梯级；
步骤b：确定在每个温度梯级下各个品位热能的温度修正系数。
作为本发明可选的一种实施例，按照不同品位热能的回水温度的最小值与最大值，确定回水温度的温度梯级的步骤包括：
步骤a：基于回水温度的最大值以及最小值，确定回水温度区间；
步骤b：当回水管的回水温度小于回水温度区间内的最小值时，则确定回水管的回水温度的温度梯级为第一梯级；
步骤c：当回水管的回水温度属于在回水温度区间内时，则确定回水管的回水温度的温度梯级为第二梯级；
步骤d：当回水管的回水温度大于回水温度区间内的最大值时，则确定回水管的回水温度的温度梯级为第三梯级。
其中，回水温度区间为不同品位热能的回水温度最小值与最大值组成的温度区间。
可以理解，本发明将热电厂的回水温度th划分三个不同梯级，分别为：
第一梯级：当回水温度th小于不同品位热能的回水温度最小值th，min，即th＜th，min；
第二梯级：当回水温度th大于等于不同品位热能的回水温度最小值th，min，并且小于等于不同品位热能的回水温度最大值th，max，即th，min≤th≤th，max；
第三梯级：当回水温度th大于不同品位热能的回水温度最大值th，max，即th＞th，max。
作为本发明可选的一种实施例，确定在每个温度梯级下不同品位热能的温度修正系数包括：
使用温度修正系数的计算公式，确定在每个温度梯级下不同品位热能的温度修正系数，温度修正系数的计算公式为：
其中，f(th)表示在供水温度一定时，不同品位热能的温度修正系数；pi表示热电厂与买热方结算的不同品位热能的单位热量热价，单位为元/gj；th，max表示各个品位热能的回水温度的最大值，th，min表示各个品位热能的回水温度的最小值。
通过上述温度修正系数的计算公式可以得出不同梯级品位热能的温度修正系数f(th)随回水温度th呈线性变化，将上述温度修正系数的计算公式进行转化，则不同梯级品位热能的温度修正系数f(th)计算公式为：
根据上述计算公式，即可确定不同梯级品位热能的温度修正系数f(tg，th)。
实施例四
为了提高热费计量的准确度，可以对热费同时进行时间修正以及温度修正。
作为本发明可选的一种实施例，可以基于时间修正系数以及温度修正系数，使用总修正计算公式计算修正后的热费；
总修正计算公式计算为：
实施例五
如图2所示，本发明实施例提供的一种基于时间段的多梯级品位热能总价统计装置，包括：多梯度积分积算仪1，第一温度传感器2、第二温度传感器3以及流量计4，第一温度传感器安装在热电厂的供水管上，第二温度传感器以及流量计安装在热电厂的回水管上，多梯度积分积算仪分别与第一温度传感器、第二温度传感器以及流量计相连，
第一温度传感器，用于采集在预定时段内生产各个品位热能过程中，供水管的供水温度，并将供水温度传输给多梯度积分积算仪；
第二温度传感器，用于采集热电厂在预定时段内生产各个品位热能过程中，回水管的回水温度，并将供水温度传输给多梯度积分积算仪；
流量计，用于采集热电厂在预定时段内生产各个品位热能过程中，流过自身的热水流量、体积流量、起始时间、结束时间、热水的相对密度以及热水的质量比热容；
多梯度积分积算仪，用于基于供水温度、回水温度、质量比热容、起始时间、结束时间、综合修正系数以及单位热量基础热价，计算供给买热方的热能的热费；
获取预定时段内不同时间段供给各个品位热能的时间修正系数；
基于时间修正系数，使用时间修正热费计算公式计算时间修正后的热费；
所时间修正热费计算公式为：
其中，p表示修正后的热费，p0表示单位热量基础热价，f(τ)表示预定时段内不同时间段的时间修正系数，tg表示供水管的供水温度，th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃，k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m3；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)，qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m3/s，τ1表示热水流经热表的起始时间，单位为秒，τ2表示热水流经热表的结束时间，单位为秒，τ表示时间。
作为本发明可选的一种实施例，一种基于时间段的多梯级品位热能总价统计装置还包括：获取处理单元与多梯度积分积算仪相连，
获取处理单元，用于获取预定时段内不同供热时间段生产各个品位热能的时间修正系数包括：
基于热负荷的变化，将供热时间段分为峰值时段、谷值时段以及平均值时段；
确定各个时间段的时间修正系数。
可选的，获取处理单元，用于使用时间修正系数的计算公式，确定各个时间段的时间修正系数；
时间修正系数的计算公式为：
其中，
下面以实际情况的示例方式，介绍本发明实施例提供的一种分时间段的梯级式热费计量方法的计算过程。
示例1
某市当地供暖季为11月15日至3月15日，该市某热电厂在供暖期向某小区居民供热，采暖期所供给热能的供水温度为70℃，回水温度th为40℃。该市原本的热费计量方法为全天实行统一基础热价为37.5元/gj，并按向用户所供给的热量收费。按本发明方法，统计该市供暖季的每日热负荷大小随时间的变化规律，可将该市供热时段τ划分为三个不同时段，如表2所示：
表2
根据不同梯级时间段τ内的时间修正系数f(τ)的计算公式，可计算得出不同梯级时间段内的单位时间平均热负荷：
因此，不同梯级时间段τ内的时间修正系数f(τ)的计算公式如下：
根据分时间段的梯级式热费计算公式，在确定上述参数情况下，即可计算出不同时间段内供给热能的热费。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
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