CN107461801A - 一种集中供热系统的节能控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集中供热系统的节能控制方法，先获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列，然后根据实际消耗热量序列计算每一末端设备在下一个单位时间段内的预测消耗热量，最后根据预测消耗热量，控制换热站对集中供热系统的供水流量和供回水温度。采用本发明实施例，既能有效降低集中供热系统的运行能耗，也能保证末端用户的用热舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及供热技术领域，尤其涉及一种集中供热系统的节能控制方法。
背景技术
目前的集中供热系统所采用的节能优化控制策略都是以当前所有末端用户热负荷的集中效应为控制依据，是一种对整个系统平均效果的控制。譬如，目前运用最广泛的循环水泵变频控制技术，其基本出发点是以当前系统负荷变化为依据，调节循环水流量，以降低循环水泵的运行能耗，控制模式主要有“温差”和“压差”两种模式。温差模式以单一室外温度变化作为计算负荷的依据不一定准确，热负荷是室外温度、太阳辐射强度、风速、围护结果蓄热性能和导热性能等多种因素共同决定的，是一个动态变化的过程，因此传统温差控制模式在控制精度上存在一定的不足。压差控制模式在计量供热系统的实际运行过程中，末端用户存在随机的自主调节，会影响整个系统的供热效果。
而在推行计量供热的当今，末端用户具有自主改变系统供热量的能力，上述的控制模式的控制依据是系统热负荷的基站效应，不能很好的体现出末端用户用热情况的实际变化，满足每一个末端用户的实际用热需求，保证所有末端用户的热舒适性。此外，从节能角度出发，根据系统的实际热负荷需求调节热源或换热站的输出，具有最好的技能效果，但传统的控制方法并不能体现末端用户的真实的用热需求，无法达到最有效的节能。
发明内容
本发明实施例提出一种集中供热系统的节能控制方法，既能有效降低集中供热系统的运行能耗，也能保证末端用户的用热舒适性。
本发明实施例提供一种集中供热系统的节能控制方法，包括：
获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列；其中，所述实际消耗热量序列包含：在t个单位时间段内，按时间顺序排列的t个实际消耗热量；t≥2；
根据所述每一末端设备的实际消耗热量序列，计算所述每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量；
根据所述集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，控制换热站对所述集中供热系统的供水流量和供回水温度。
进一步的，所述获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列，具体为：
在t个单位时间段内，采集所述每一末端设备的进出口温度和热水循环流量；
根据采集的进出口温度和热水循环流量，分别计算所述每一末端设备在各单位时间段内的实际消耗热量，并按时间顺利排序，获得所述每一末端设备的实际消耗热量序列。
进一步的，所述根据所述每一末端设备的实际消耗热量序列，计算所述每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，具体为：
根据所述每一末端设备的实际消耗热量序列，使用拟合函数的多项式最小二乘算法，计算所述每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量。
进一步的，所述根据所述集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，控制换热站对所述集中供热系统的供水流量和供回水温度，具体为：
累加所述集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，获得预测消耗总热量；
修正所述预测消耗总热量，获得所述换热站对所述集中供热系统在第t+1个单位时间段内的输出热量，并根据所述输出热量，控制换热站对所述集中供热系统的供水流量和供回水温度。
进一步的，所述末端设备包括：换热设备、热计量表、户用电动流量调节阀和室温控制器。
进一步的，所述换热站包括：二级循环泵或电动流量调节阀、换热器、二次循环泵、二次供水温度传感器、二次回水温度传感器和流量传感器。
进一步的，所述单位时间的时间长度小于等于1小时。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明实施例提供的集中供热系统的节能控制方法，先获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列，然后根据实际消耗热量序列计算每一末端设备在下一个单位时间段内的预测消耗热量，最后根据预测消耗热量，控制换热站对集中供热系统的供水流量和供回水温度。相比于现有技术以末端用户热负荷的集中效应为控制依据，本发明技术方案从末端设备的实际消耗热量出发，考虑了用户端的实际负荷变化，既能有效降低集中供热系统的运行能耗，也能保证末端用户的用热舒适性。
附图说明
图1是本发明提供的集中供热系统的节能控制方法的一种实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明提供的集中供热系统的节能控制方法的一种实施例的流程示意图，该方法包括步骤101至步骤103。各步骤具体如下：
步骤101：获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列；其中，实际消耗热量序列包含：在t个单位时间段内，按时间顺序排列的t个实际消耗热量；t≥2。
在本实施例中，末端设备包括：换热设备、热计量表、户用电动流量调节阀和室温控制器。每个集中供热系统可包含若干个末端设备，换热站为集中供热系统的供热端，向集中供热系统输出热水。换热站包括：二级循环泵或电动流量调节阀、换热器、二次循环泵、二次供水温度传感器、二次回水温度传感器和流量传感器。
在本实施例中，步骤101具体为：在t个单位时间段内，用热量表采集每一末端设备的进出口温度和热水循环流量；根据采集的进出口温度和热水循环流量，分别计算每一末端设备在各单位时间段内的实际消耗热量，并按时间顺利排序，获得每一末端设备的实际消耗热量序列{Qt}。
步骤102：根据每一末端设备的实际消耗热量序列，计算每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量。
在本实施例中，步骤102具体为：根据每一末端设备的实际消耗热量序列，使用拟合函数的多项式最小二乘算法，计算每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量譬如：计算每一末端设备第t+1时间段的预测热量值，得到k个预测冷量值并将它们也按时间序列排序，得到每一末端设备预测热量序列
上式中k为拟合模型的最高次数，系数项ai可有以下方法求出:
设拟合多项式为：q＝a0+a1x+…+akxk
各点到该曲线的距离之和，即偏差的平方和为：
为了求得满足条件的a值，对等式两边的ai求偏导数可以得到：
对等式右边进行化简即可得到下列表达式：
将这些等式写成矩阵形式，可以得到矩阵方程：
该方程组即为多项式拟合曲线的法方程，可以用矩阵XA＝Q，其中：
计XT为X的转置矩阵，则有：XTXA＝XTQ
令XTX＝W，若|W|≠0只需将上式两侧同时乘以W矩阵的逆矩阵W-1可得：W-1WA＝W- 1XTQ，A＝W-1XTQ
由上式解出各项系数对应的向量A就可以得到拟合函数的多项式Q(x)＝a0+a1x+…+akxk，当该拟合多项式用于第t个时间段内消耗的热量表示为Qt＝a0(t-1)+a1(t-1)x+…+ak(t-1)xk。
为了使以上模型实现末端设备热量消耗序列的动态更新，需要对数据进行以下处理：令采集热消耗量数据观测期长度为t，移动步长为1，则对产生初始热量的时间序列进行多项式最小二乘拟合，通过拟合所得表达式预测t+1时间段末端所消耗的热量当采集到新的热量消耗数据Qt+1后，即可将原序列中的Q1去掉，然后将第t+1时间段内实际消耗的热量Qt+1递补到原序列，则原序列变为{Q2,Q3,…,Qt+1}，再对时间窗内数据进行多项式拟合并对t+2时间段内末端实际热量消耗数据进行预测。以此类推，当实际热量消耗序列变为{Qt+1,Qt+2,…,Q2t}即完成了一个长度为t的时间窗的数据的更新与预测。
在本实施例中，单位时间的时间长度小于等于1小时。
步骤103：根据集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，控制换热站对集中供热系统的供水流量和供回水温度。
在本实施例中，步骤103具体为：累加集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，获得预测消耗总热量；修正预测消耗总热量，获得换热站对集中供热系统在第t+1个单位时间段内的输出热量，并根据输出热量，控制换热站对集中供热系统的供水流量和供回水温度。本发明中根据输出热量，通过计算可以求得对应总消耗热量的供回水温度和流量并以此作为换热站运行控制的依据。
在本实施例中，循环执行上步骤，并采用相应的移位操作不断更新{Qt}和分别进行末端设备系统和换热站对应系统的变流量控制。
由上可见，本发明实施例提供的集中供热系统的节能控制方法，先获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列，然后根据实际消耗热量序列计算每一末端设备在下一个单位时间段内的预测消耗热量，最后根据预测消耗热量，控制换热站对集中供热系统的供水流量和供回水温度。相比于现有技术以末端用户热负荷的集中效应为控制依据，本发明技术方案从末端设备的实际消耗热量出发，考虑了用户端的实际负荷变化，既能有效降低集中供热系统的运行能耗，也能保证末端用户的用热舒适性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种集中供热系统的节能控制方法，其特征在于，包括：
获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列；其中，所述实际消耗热量序列包含：在t个单位时间段内，按时间顺序排列的t个实际消耗热量；t≥2；
根据所述每一末端设备的实际消耗热量序列，计算所述每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量；
根据所述集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，控制换热站对所述集中供热系统的供水流量和供回水温度。
2.根据权利要求1所述的集中供热系统的节能控制方法，其特征在于，所述获取集中供热系统中每一末端设备的实际消耗热量序列，具体为：
在t个单位时间段内，采集所述每一末端设备的进出口温度和热水循环流量；
根据采集的进出口温度和热水循环流量，分别计算所述每一末端设备在各单位时间段内的实际消耗热量，并按时间顺利排序，获得所述每一末端设备的实际消耗热量序列。
3.根据权利要求1所述的集中供热系统的节能控制方法，其特征在于，所述根据所述每一末端设备的实际消耗热量序列，计算所述每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，具体为：
根据所述每一末端设备的实际消耗热量序列，使用拟合函数的多项式最小二乘算法，计算所述每一末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量。
4.根据权利要求1所述的集中供热系统的节能控制方法，其特征在于，所述根据所述集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，控制换热站对所述集中供热系统的供水流量和供回水温度，具体为：
累加所述集中供热系统中所有末端设备在第t+1个单位时间段内的预测消耗热量，获得预测消耗总热量；
修正所述预测消耗总热量，获得所述换热站对所述集中供热系统在第t+1个单位时间段内的输出热量，并根据所述输出热量，控制换热站对所述集中供热系统的供水流量和供回水温度。
5.根据权利要求1至4任一项所述的集中供热系统的节能控制方法，其特征在于，所述末端设备包括：换热设备、热计量表、户用电动流量调节阀和室温控制器。
6.根据权利要求1至4任一项所述的集中供热系统的节能控制方法，其特征在于，所述换热站包括：二级循环泵或电动流量调节阀、换热器、二次循环泵、二次供水温度传感器、二次回水温度传感器和流量传感器。
7.根据权利要求1至4任一项所述的集中供热系统的节能控制方法，其特征在于，所述单位时间的时间长度小于等于1小时。
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