一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法与流程

本发明涉及供热系统调控，尤其是涉及一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法。

背景技术：

1、随着社会经济的快速发展和居民生活水平的提高，对于供暖的需求一直处于上升的趋势，将导致能源的大量消耗。因此，能源的高效利用，实现平衡供热，节能降耗一直是供热行业的研究重点。

2、目前，供热系统存在以下问题：

3、1.传统的供热调节大多是对热源或热力站的调节，而这种调节方式难以实现精细化和动态化管理，不能应对复杂多变的热负荷需求；

4、2.现阶段负荷预测模型的结果偏差较大不能够很好的实现系统的稳定运行；

5、3.由于供热管网具有一定的储热能力，因此造成的供热过程中的滞后性；

6、4.同时在供热过程中，出现供热不平衡的问题，在一定程度下造成了资源的浪费。

7、基于上述技术问题，本专利提出了一种基于供热系统建筑用户需求和能量不平衡度的调控方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，包括以下步骤：

2、s1、在所需供热建筑物进出口处和用户室内预设传感器以获取的热能信息，并将获取的热能信息通过无线通信的方式传至在换热站内设置的数据管理中心，并同步获取目标区域的环境温度和湿度；

3、s2、将数据管理中心所获取的数据进行预处理并汇入负荷预测模型，根据负荷预测后的热力学数据和用户负荷需求设置约束条件进行第一调度策略；

4、s3、将完成第一调度策略的各建筑物热力数据进行重新采集和处理，根据设置控制条件并进行建筑能量不平衡的第二调度策略，实现各建筑物之间能量的平衡；

5、s4、基于建筑物能量不平衡的第二调度策略完成后，将第二调度策略完成前后的供热系统内部运行进行对比，在满足用户需求的条件下所耗能量最小为目标进行综合评价。

6、优选的，在步骤s1中，热能信息包括建筑物进出口处的温度信息、流量信息、压力信息和用户室内的温度信息。

7、优选的，在步骤s2中，将预处理之后的数据作为负荷预测模型的输入，将负荷预测模型所预测出的某建筑用户的平均室内温度以及响应时间作为负荷预测模型的输出；

8、根据负荷预测模型的输出计算出预测的热舒适度指标，并将预测的热舒适度指标的结果与设立的约束条件进行比较，若满足约束条件，该供热系统已经满足用户需求；若不满足约束条件，则利用第一调度策略进行调整。

9、优选的，在步骤s2中，数据管理中心的数据存在管道内温度、流量、压力、环境温度和湿度由于部分设备故障而存在数据缺失的问题；对于同一天连续多个时刻缺失数据，采用相邻两天同一时刻的均值代替；对于多天同一时间缺失数据，采用该天相邻时刻的平均值代替；

10、将补齐后的数据进行处理，由于不同天内同一时刻的数据具有相似性，计算一天内24个点，在n天数据的均值、方差和偏离指数设置阈值，超过阈值则采用相邻两天同一时刻的平均值来替代。

11、优选的，在步骤s2中，负荷预测模型利用周期性预测，采用七天为一个周期，负荷预测模型所用模型为基于自适应噪声的完备集合经验模态分析结合卷积注意力模块和卷积神经网络模块的长短期记忆网络模型。

12、优选的，在步骤s2中，

13、将通过负荷预测模型的得到的数据计算热舒适度指标，并与设立的约束条件进行对比；

14、确定热舒适度指标的方法如下公式所示：

15、

16、其中，pmv表示热舒适度指标；m表示人体新陈代谢率，w/m2；w表示人体所做的机械功，w/m2；pa表示水蒸气分压力，kpa；fcl表示服装面积系数，％；hc表示对流换热系数，w/(m2·kpa)；tcl表示服装外表面温度，℃；ta表示人体周围空气温度，℃；表示环境的平均辐射温度，℃；

17、设立的约束条件为：pmv∈(-0.5,0.5)；

18、将判断通过预测值所计算出来的热舒适度指标是否在约束条件范围之内。

19、优选的，在步骤s2中，通过热舒适度指标对比约束条件设置建筑物进口流量和响应时间；

20、根据流量和响应时间采用具有闭环控制策略的mpc去调节换热站内相应阀门的开度，实现实时的动态调节方式。

21、优选的，在步骤s3中，将第一调度策略完成后，所采集的建筑物进出口数据通过基于3σ原则的灰盒分析法进行数据的统计整合；

22、利用3σ原则作为供热实时建筑物进出口能量信息对应的控制条件，确定建筑物能量不平衡指标的方法如下公式所示：

23、

24、其中，b表示建筑物能量不平衡指标；qi,t第i个建筑物在第t时刻的负荷值，w/m2；表示建筑物进出口平均负荷，w/m2；nb表示所测建筑物总个数；cp表示水的定压比热容，j/(kg·k)；q1，i，t表示第i个建筑物在第t时刻进水流量，kg/s；t1，i，t表示第i个建筑物在第t时刻进水温度，k；t’1,i,t表示第i个建筑物第t时刻回水温度，k；ai表示第i个建筑物的总面积，m2；q’i，j，t表示第i个建筑物第j层第t时刻渗透空气耗热量，w/m2；nf表示所计算建筑物的层数；li，j，t表示i个建筑第j层第t时刻冷空气渗入量，m3/(h·m2)；ai表示第i个建筑物每层总平米数，m2；ρair表示为供暖室外温度下的空气密度，kg/m3；c’p表示为冷空气的定压比热，j/(kg·k)；表示第i个建筑物第j层第t时刻的室内平均温度，k；tout，i，j，t表示第i个建筑物第j层第t时刻的室外温度，k；

25、控制条件为：

26、观测是否出现建筑物能量不平衡现象；基于能量不平衡信息，则采用gis信息定位系统，提供第二调度策略，实现热力站控制建筑物的能量平衡的调度；建筑物能量不平衡指标和gis信息定位系统所定位出来的建筑，重新设置建筑物进口流量；根据流量采用具有程监控功能的plc控制模型。

27、优选的，在步骤s4中，将第二调度策略前后的数据管理中心的热力数据进行对比，并设立能效参数，分别获取第一调度策略和第二调度策略的时间；

28、将热舒适度指标、建筑物能量不平衡指标、能效参数和各调控时间作为评价参数，对供热系统进行评价；

29、优选的，在步骤s4中，将综合评价分为合格和不合格，若合格，则供热系统完成调控；若不合格，则将相应不合格指标反馈至相应的调度策略进行再次调控，直至合格。

技术特征：

1.一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s1中，热能信息包括建筑物进出口处的温度信息、流量信息、压力信息和用户室内的温度信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s2中，将预处理之后的数据作为负荷预测模型的输入，将负荷预测模型所预测出的某建筑用户的平均室内温度以及响应时间作为负荷预测模型的输出；

4.根据权利要求3所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s2中，数据管理中心的数据存在管道内温度、流量、压力、环境温度和湿度由于部分设备故障而存在数据缺失的问题；对于同一天连续多个时刻缺失数据，采用相邻两天同一时刻的均值代替；对于多天同一时间缺失数据，采用该天相邻时刻的平均值代替；

5.根据权利要求3所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s2中，负荷预测模型利用周期性预测，采用七天为一个周期，负荷预测模型所用模型为基于自适应噪声的完备集合经验模态分析结合卷积注意力模块和卷积神经网络模块的长短期记忆网络模型。

6.根据权利要求3所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s2中，

7.根据权利要求3所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s2中，通过热舒适度指标对比约束条件设置建筑物进口流量和响应时间；

8.根据权利要求1所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s3中，将第一调度策略完成后，所采集的建筑物进出口数据通过基于3σ原则的灰盒分析法进行数据的统计整合；

9.根据权利要求8所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s4中，将第二调度策略前后的数据管理中心的热力数据进行对比，并设立能效参数，分别获取第一调度策略和第二调度策略的时间；

10.根据权利要求9所述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，其特征在于：在步骤s4中，将综合评价分为合格和不合格，若合格，则供热系统完成调控；若不合格，则将相应不合格指标反馈至相应的调度策略进行再次调控，直至合格。

技术总结
本发明公开了一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，包括以下步骤：S1、在所需供热建筑物进出口处和用户室内预设传感器以获取的热能信息，并将获取的热能信息通过无线通信的方式传至在换热站内设置的数据管理中心；S2、将数据管理中心所获取的数据进行预处理，根据负荷预测后的热力学数据和用户负荷需求设置约束条件进行第一调度策略；S3、根据设置控制条件并进行建筑能量不平衡的第二调度策略，实现各建筑物之间能量的平衡；S4、将第二调度策略完成前后的供热系统内部运行进行对比。本发明采用上述的一种基于用户需求和能量不平衡度的供热系统调控方法，实现各建筑物之间能量的平衡；所耗能量最小为目标进行综合评价。

技术研发人员：王宁,张旭,梁晓龙,徐平平,周琦,杨博
受保护的技术使用者：国能宁夏供热有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/16