基于网联智控的集中供暖用户侧自主调节系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于网联智控的集中供暖用户侧自主调节系统，包括供热物理网系统、运行管控平台、后台管理平台及通讯模块，所述通讯模块通过局域网与供热物理网系统连接，所述供热物理网系统通过互联网与后台管理平台连接，所述后台管理平台通过互联网与所述运行管控平台连接。本发明专利技术可以很好的兼顾用户个性化需求及热力系统性能，既能保证系统高效安全可靠节能运行，又有利于用户侧自主节能行为的实施与评价，满足供热需求同时，最大程度地节能减排。减排。减排。

【技术实现步骤摘要】
基于网联智控的集中供暖用户侧自主调节系统及方法


[0001]本专利技术属于集中供热控制
，具体涉及一种基于网联智控的集中供暖用户侧自主调节系统及方法。

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。按需精准供热是保证用户供热舒适度，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]近年来，随着物联网技术的应用及自控技术的发展，集中供热系统的自动化、信息化、智能化水平得到普遍提升，信息与能量的深度融合，为实现“按需供热”的精细管控提供了可能。双碳目标背景下，基于供热建筑热惯性和系统调节时滞性的特征，开发以目标能耗管控为核心的负荷模型及调控方法，根据气象因素和用户实际需要及其时变性，及时给出足够小偏差范围内的需求负荷预报及调控响应，对于实现建筑领域的清洁高效供热具有重要的意义。
[0004]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及分阶段流量调节基础上的质调节。
[0005]集中供热系统能源站热源侧的运行调节对于保证能源站主要设备如锅炉、水泵的安全和高效运行，满足用户热需求同时，双碳背景下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。
[0006]能源站热源侧的负荷相对比较大，供暖用户数量多，且整个供暖期间负荷波动较大，其运行调节通常采用分阶段流量调节基础上的质调节。集中供热系统的实际运行中，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，如普遍采用的气候补偿器。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热扰，未来的负荷需求及系统的响应均与历史经验存在较大偏差。
[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]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，用热规律存在较大差异，即使相同用户类型其用热需求也并不完全相同。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。
[0009]末端控制是满足用户用热多样化需求并实现节能的重要措施之一。以当前智慧供热的发展为契机，研究供暖系统末端智能控制技术，对实现供暖系统的信息化升级和精细化管理有重要意义。
[0010]末端自主控制是满足用户用热多样化需求并实现节能的重要措施之一，对实现供暖系统的信息化升级和精细化管理有重要意义。由于目前粗放式的运行、调节方式浪费了大量能源，也带来了很不好的用户体验。因此需要研究智能化的集中供暖方式，以节省供暖能耗，并根据具体用户的需求进行末端自主控制，以提升供暖效果。
[0011]目前，我国实际供暖系统中，末端用户无法进行自主调节，系统普遍存在空间尺度和时间尺度上的冷热不均的问题，导致过热用户开窗散热，供热不足用户开空调，影响用户的舒适度，也会造成能源的大量浪费。
[0012]专利技术专利《一种数据驱动的城市集中供热系统精准调控方法》，建立了各楼宇热负荷需求指标和相应的预测模型，根据预测模型计算出满足各楼宇在一定天气条件下达到目标室温的热负荷及相应的楼口流量与二次供温组合关系，计算出在二次侧总流量一定的约束条件下使各楼宇达到目标室温的二次供温和流量分配方案。该方法基于需求负荷预测了在不同天气条件下满足楼宇热负荷需求的二次侧各楼宇的阀门开度、一次侧阀门开度和二次侧循环泵频率，节省了各楼宇处的控制成本，提高了热能的利用效率和系统的控制效率。该专利提出的精准调控方法是控制系统对各楼口阀门进行调节，不涉及用户侧的自主调节，用户也无法查看实时和历史运行数据及调控引导值。
[0013]专利技术专利《一种集中供热系统一次侧优化控制方法及系统》，该方法中首先建立二次侧供热网络模型，在控制模块中，向训练后的换热站设备系统模型中输入当前时刻的一次侧供水温度、一次侧供水压力、一次侧回水压力、二次侧流量及二次侧回水温度，同时调节一次侧电调阀的开度，再计算训练后的换热站设备系统模型输出的二次侧供水温度与最优二次侧供水温度的偏差，将该偏差最小时对应的一次侧电动阀的开度定为最优一次侧电动调节阀开度，然后根据最优一次侧电动调节阀开度调节一次侧电动调节阀的开度，完成集中供热系统一次侧优化控制。根据模型得到的最优二次侧供水温度调节一次侧电动调节阀的开度，以建立一次侧电动调节阀与二次侧供水温度之间的关系，避免因安装一次侧流量计所带来的资金成本、时间成本和维护成本问题，有效克服供热网络大时延特性带来的长反馈周期问题，同时避免模型时效性不足及模型过拟合的问题，保证实现集中供热系统长期稳定运行。该专利提出优化控制系统，但是不涉及用户侧的自主查看和自主调节。
[0014]专利技术专利《一种按照住户需求进行主动动态调节的集中供热系统》，提出的动态平衡控制装置包括输入元件、计算元件和输出元件。输入元件能够获取所述热状态监控装置的热状态参数，计算元件根据用户入住率，温度，用户面积，流量等热状态参数计算调节量，输出元件将调节量输出至所述分区调节装置，分区调节装置根据调节量调节流量控制单元的流量。流量控制单元包括水泵和电动阀。该系统中二次网分区流量能够及时的根据热状态参数的改变进行及时调整，该供热方法和系统十分节能环保。该专利提出的调节方法是根据用户需求流量分区调节循环水泵，不涉及用户侧自主调节。
[0015]专利技术专利《一种热力入口电动阀室温调控的方法》，根据室外温度和室内计算温度预测热负荷，再根据室内温度和目标室内温度的温差，采用线性回归的方法计算入口阀门
开度，调节热力入口的阀位，把室内温度控制在要求的范围内。通过对某高校集中供热系统进行仿真模拟得出，采取启停优化策略+热力入口电动阀室温调控可将建筑使用期间的室内温度控制在要求范围内(18～20℃)，还利用建筑热惰性确保停热后室内温度的有限下降，有利于降低供热能耗。该文献提出的调控方法是根据需求室温调节阀位，对用户侧进行分时分区调控，但不涉及用户侧的自主调节。
[0016]专利技术专利《一种集中供暖控制系统及方法》的供暖控制系统用户端通过设置室内温度调节阀位，能够实现用户可调、供热可控、领导可管的集中供暖控制系统，同时实现对供热端以及用户端的调控，最大程度的实现节能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于网联智控的集中供暖用户侧自主调节系统，其特征在于：包括供热物理网系统、运行管控平台、后台管理平台及通讯模块，所述通讯模块通过局域网与供热物理网系统连接，所述供热物理网系统通过互联网与后台管理平台连接，所述后台管理平台通过互联网与所述运行管控平台连接；所述供热物理网系统：源侧供水管路和回水管路上均设置有温度传感器，并安装有与流量计和温度传感器相连的热量表，还安装有与热量表和压力表相连的控制器；用户侧目标采暖用户供水管路和回水管路上均设置有温度传感器，并安装有与流量计和温度传感器相连的热量表，还安装有与热量表和压力表相连的控制器以及室温传感器；所述控制器、室温传感器与通讯模块连接，各个通讯模块与监控平台通过有线和/或无线方式连接；运行管控平台：可以部署在个人计算机、服务器或网络设备，本地运行可以通过入户面板进行操控，也可以接入互联网，通过手机APP、智能音箱远程操控，不同层级管理人员可实时查看供热物理网基本信息及历史运行信息，并可以设置未来时刻的调节参数流程，通过权限，目标采暖用户可登录运行管控平台，进入用户自主管控界面，可查看其物理网基本信息及运行信息，并设置期望供热目标；后台管理平台：主要包括基于机理和数据驱动的建筑群负荷模型、供水温度模型，目标采暖用户的负荷模型、阀位模型及多目标监控主动抗扰控制模型，为不同层级的优化运行调节提供指导。2.根据权利要求1所述基于网联智控的集中供暖用户侧自主调节方法，其特征在于：所述方法利用基于机理与数据混合驱动建立楼宇建筑群负荷预测模型，通过输入室温特征值及室外气温，得出源侧楼宇建筑群需求负荷预测值；利用基于机理与数据混合驱动建立源侧供水温度模型，通过输入流量约束条件和楼宇建筑群需求负荷预测值，得出源侧供水温度预测值；利用基于机理与数据混合驱动建立用户侧目标采暖用户的负荷预测模型，通过输入室温特征值及室外气温，得出用户侧目标采暖用户需求负荷预测值；利用基于机理与数据混合驱动建立用户侧目标采暖用户的阀位模型，通过输入源侧供水温度和目标采暖用户需求负荷预测值，得出目标采暖用户阀位预测值；将上述目标采暖用户的特征室温目标值、用户侧需求负荷预测值及阀位预测值设置为引导值，并结合历史运行工况，确定其上下限，展示在开发的用户自主管控界面中；目标采暖用户利用权限可通过运行管控平台进入用户自主管控界面，可预先设置期望供热目标或反馈个性化需求；后台管理平台根据用户预先设置的期望或反馈信息确定阀位流程，并通过运行管控平台发送阀位流程信号，以使目标阀门控制信号执行相关的动作；后台管理平台对目标采暖用户的实际供暖运行状况统计分析，并给出不同时间尺度历史及未来时刻的负荷引导值、实际值的对比；目标采暖用户通过运行管控平台，可查看其历史及实时供暖运行状况，包括流量、供回水温度、室温、阀位、负荷及能耗统计与分析。3.根据权利要求2所述基于网联智控的集中供暖用户侧自主调节方法，其特征在于：所述方法的步骤为：S1：利用基于机理与数据混合驱动建立楼宇建筑群负荷预测模型，通过输入室温特征值及室外气温，得出源侧楼宇建筑群需求负荷预测值，室温特征值考虑了目标采暖用户的不同室温需求，室外气温采用气温累积效应考虑了气...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊红，齐红飞，王泽宇，刘德朝，赵通，
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：