一种新型热力入口阀位调控方法技术

本发明专利技术涉及一种新型热力入口阀位调控方法，直接从可控参数的角度出发，基于能源中心供水温度及流量约束条件，根据外围模块确定未来时刻不同热力入口的目标负荷，确定未来时刻不同入口的阀位。采用本发明专利技术方法可有效避免末端热力入口超供的情况，避免末端“一刀切”的调节方式，结合具体场景，尽可能时间尺度空间尺度足够小的实现分时分温分区“按需供热”，满足用户热需求同时，显著节能减排。显著节能减排。显著节能减排。

【技术实现步骤摘要】
一种新型热力入口阀位调控方法


[0001]本专利技术属于集中供热系统运行调节
，具体涉及一种新型热力入口阀位调控方法。

技术介绍

[0002]在我国的北方地区，集中供热是最常见的供热形式。“按需供热”是保证用户热需求，同时实现显著节能减排的基本路径。集中供热由于存在较大的系统热惯性、建筑热惰性，以及用户用热模式的时变性，导致系统瞬态调节响应能力有限，实际的供热过程均存在不同程度的供需不匹配及能源浪费。
[0003]据统计，我国北方供暖面积超200亿平米，目前平均能耗每平米约15kg标煤，理论上可以达到5kg标煤，节能空间很大。全国建筑碳排放占总排放比例高达22％，北方供暖排碳占建筑排放的25％。因此，基于目标能耗管控的集中供热系统“按需供热”的运行调节，对于实现双碳目标背景下建筑领域清洁高效供热具有重要意义。
[0004][0005]近年来，随着物联网技术的应用、自控技术的发展，集中供热系统的自动化、信息化、智能化水平得到普遍提升。集中供热系统负荷预测的精度越来越高，能够根据气象因素和用户实际需要及其时变性，给出足够小偏差范围内的需求负荷预报，为实现“按需供热”的精细管控提供了可能。
[0006]集中供热运行调节的主要目的是使供热系统在满足用户热需求的前提下，避免过度供热引起的能源浪费。很多学者对集中供热系统的运行调节做了相应的研究工作。具体运行调节方式基本可以分为以下三类，即只改变系统流量的量调节、只改变供水温度的质调节、分阶段流量调节基础上的质调节。
[0007]关于集中供热系统的运行调节，很多研究表明，集中供热系统的运行调节策略与建筑的设计热负荷指标没有直接关系，集中供热实际参数与设计参数之间存在很大差异。因此，集中供热系统的实际运行调节方案与理论运行调节方案不同，需要依据实际参数来制定集中供热系统的运行调节方案。
[0008]实际供热过程中，热源侧能源中心或换热站的负荷相对比较大，供暖用户数量多，其运行调节通常采用分阶段流量调节基础上的质调节。为了保证所有用户的水力循环及供热需求，通常有最低的流量约束及供热水温。用户侧如建筑热力入口、末端用户的调节大都采用调节阀门开度来改变流量的量调节。用户侧的精准调节对于满足用户热需求，同时最大程度的避免过度供热和节能减排，实现按需供热的目标能耗精细管控，具有重要的意义。
[0009]集中供热系统的实际运行中，用户侧调节传统的实际操作大都是依据历史运行经验主要根据未来室外气温的变化来确定。这种调节的假设前提是，热网历史经验能够很好地满足用户热需求，且不存在过度供热。实际上，由于存在系统惯性、建筑热惰性、用户实际需求的时变性，以及建筑内部人员行为、室外气温外其他气象因素等的各种不确性扰动，未来调节的系统响应与历史经验存在不同程度的偏差。
[0010]集中供热运行调节的主要目的是使供热系统在满足用户热需求的前提下，避免过度供热引起的能源浪费。集中供热系统通常包括数量众多的多种类型用户，用热规律及调节响应均存在较大差异，即使同一建筑相同用户类型其用热需求及系统响应也并不完全相同。已有很多理论研究与实践表明，分时分区分温的供热模式具有很好的节能效果。文献大多集中在二次网负荷及流量分配的模拟及试验研究方面，很少直接涉及阀位调节参数。实际运行中，传统的阀位调节仅考虑气象因素及历史运行经验，很难避免用户末端的过度供热及其引起的能源浪费。
[0011]关于阀位的设定方法，很多学者做了相应的研究工作。现有方法基本可以归为两类，一是，联合热负荷预测模型确定需求流量设定阀位；二是，根据室温设定阀位。前者不同环节模型的准确性及泛化性相互关联，前序模块的参数设定与实际过程的微小偏差，都会传递到后续模块。后者是根据经验得到的室温和阀位的关系调节阀位，对实际工程的指导作用有限。
[0012]鉴于此，本专利技术基于模型控制的思想及热工学基本原理，以目标能耗管控为核心，提出一种新型热力入口阀位调控方法。根据外围模块确定的目标负荷，以及能源中心供水温度与流量约束条件，直接从系统可控参数的角度出发，考虑系统运行临时参数变化等不确定，给出足够小偏差范围内的用户末端的阀位预报及调控方法，有利于实现建筑领域清洁高效供热，对于实现“按需供热”的精准目标能耗管控和具有重要意义。
[0013]采用本专利技术方法可有效避免末端热力入口超供的情况，避免末端“一刀切式”的调节方式，结合具体场景，尽可能时间尺度空间尺度足够小的实现分时分温分区“按需供热”，满足用户热需求同时，显著节能减排。
[0014]本专利技术针对集中供热系统运行调节，直接从目标负荷及可控参数的角度出发，基于模型控制的思想与热工学的基本原理，提出一种简易可行的阀位模型与调控方法。将热力入口阀位仅作为入口目标负荷与能源中心供水温度及流量的函数。结合具体场景，根据热网历史数据对模型参数进行标定，并在运行过程中进行周期性校准和动态修正。依靠安装在能源中心热源侧供回水管道上的温度传感器、流量计和安装在热力入口用户侧供回水管道上的热量表、阀门控制器来实施。采集能源中心供水温度及流量、热力入口的阀位及负荷，传输至上位机并保存在数据库。读取数据库，基于热网运行历史数据，标定模型参数。读取数据库，基于外围模块确定的未来时刻的入口目标负荷、能源中心供水温度及流量，代入上述标定好的模型，并进行动态修订，得出未来时刻相应的入口阀位，控制器据此做出调节。通过用户侧阀位的精准控制达成按需供热的目标能耗管控，对于实现双碳目标背景下建筑领域的清洁高效供热具有重要的意义。

技术实现思路

[0015]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，从控制单元目标负荷及能源中心热源侧可控参数的角度出发，提供一种新型热力入口阀位调控方法，仅涉及控制单元负荷和热源侧供水温度及流量三个物理量，很容易实行；本专利技术的调控方法具有主动抗扰、自学习、自适应、自趋优的能力，有利于实现“按需供热”的目标能耗精准管控。
[0016]本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
[0017]一种新型热力入口阀位调控方法，其特征在于：所述调控方法依靠采集安装在热
源侧供、回水管道上的供水温度传感器及安装在用户侧热力入口供、回水管道上的热量表、阀门控制器的数据，通过数据采集模块将采集的热源侧能源中心供水温度、流量、热力入口的阀位及负荷传输至上位机并保存在数据库，读取数据库，基于热网运行历史数据进行模型参数标定，基于外围模块确定的未来时刻的入口目标负荷、能源中心供水温度及流量代入上述标定好的模型，并进行动态修订，得出未来时刻相应的入口阀位，形成基于阀位调节的目标能耗精准调控路线；
[0018]所述方法的具体步骤为：
[0019]1)根据最基本的热量守恒方程，热力入口的负荷计算公式如式(1)：
[0020]Q＝Gc(t
g
‑
t
h
)
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(1)
[0021]式中：Q为该入口的负荷，；
[0022]c为比热；
[0023]t
g...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型热力入口阀位调控方法，其特征在于：所述调控方法依靠采集安装在热源侧供、回水管道上的供水温度传感器及安装在用户侧热力入口供、回水管道上的热量表、阀门控制器的数据，通过数据采集模块将采集的热源侧能源中心供水温度、流量、热力入口的阀位及负荷传输至上位机并保存在数据库，读取数据库，基于热网运行历史数据进行模型参数标定，基于外围模块确定的未来时刻的入口目标负荷、能源中心供水温度及流量代入上述标定好的模型，并进行动态修订，得出未来时刻相应的入口阀位，形成基于阀位调节的目标能耗精准调控路线；所述方法的具体步骤为：1)根据最基本的热量守恒方程，热力入口的负荷计算公式如式(1)：Q＝Gc(t
g
‑
t
h
)
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(1)式中：Q为该入口的负荷，；c为比热；t
g
、t
h
分别为该入口的供、回水温度；2)针对某确定的供热系统，用户侧热力入口的供水温度t
g
与热源侧能源中心供水温度t
g
’
的调节相关，热力入口的回水温度t
g
是因变量，与热力入口的负荷Q相关，用户侧热力入口的流量G主要与阀位y相关，因此，热力入口的阀位y可以简化表述为该入口负荷Q、热源侧能源中心供水温度t
g
’
与流量G
’
的函数，如式(2)：y＝f(Q，t
′
g
，G
′
)
ꢀꢀꢀꢀ
(2)式中：y为热力入口的阀位；Q为该入口负荷；t
g
’
为热源侧能源中心的供水温度；G
’
为热源侧能...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊红，王泽宇，刘德朝，马睿杰，崔棉善，崔旭阳，
申请(专利权)人：格物智控天津能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：