CN109681957B - 一种换热站热负荷预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种换热站热负荷预测方法，以换热站负荷为对象，对传统热指标法的热负荷预测进行改进。热负荷预测方法分两个步骤进行，第一步先根据六种不同典型气候条件以及对应气象条件下换热站连续24小时的历史数据，计算六种不同典型气候条件下的单位面积折算热指标；第二步是根据折算热指标和天气预报情况，计算未来24小时的逐时热负荷，并将逐时热负荷转换为换热站二次侧供水温度。本发明需要采集换热站的实时数据包括二次侧管网热量、流量、供水温度、回水温度和用户室温。

Description

一种换热站热负荷预测方法
技术领域
本发明属于集中供热领域，具体而言涉及一种换热站热负荷预测方法。
背景技术
集中供热系统是一个非线性大滞后系统，很难建立精准的数学模型，因此长期以来调节手段粗放，往往通过超供热量的方式降低用户投诉率。随着集中供热市场化进程的加快，供热成本越来越受到供热单位的重视，如何在保证供热质量的前提下降低单位面积能耗，是供热单位降低生产成本的迫切需求。通过热指标分析、神经网络分析、时间序列分析等方法对热负荷进行预测，并以预测为基础适时调节供热量，可以更好的接近按需供热的目标。
发明内容
本发明以换热站为对象，通过计算分析不同气候条件下的单位面积折算热指标和未来24小时的气候变化，预测24小时内的逐时热负荷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种换热站热负荷预测方法，该热负荷预测方法分两步进行。第一步先将天气状况归纳为六种典型的气象条件，根据换热站历史上连续24小时的采集数据，分别计算每种气象条件下，换热站供热区域内的单位面积折算热指标；第二步是根据天气预报和对应的折算热指标，计算未来24小时的逐时热负荷和换热站二次侧供水温度。本方法需要采集换热站的实时数据，实时数据包括二次侧管网热量、流量、供水温度、回水温度。
S1、计算单位面积折算热指标
1)计算单位面积实际热指标：
设换热站供热面积为A，供热时长为H，在此时间范围内实测供热量为Qs，则单位面积实际热指标为qshj：
Figure BDA0001783830670000021
Qs:实测供热量，单位：J；通过热量表获取或通过计算获取。
A：供热总建筑面积，单位：m2；通过换热站基础信息获取。
H：供热量对应的时长，单位：秒；这里取3600秒。
2)折算或计算热指标：
折算到室内、室外计算温度下的热指标qzh。
Figure BDA0001783830670000022
qshj：实际热指标，单位：w/m2；
tn：实际室内温度，单位：℃，通过室内测温设备测得；
tw：实际室外温度，单位：℃，以气象局提供的温度为准；
t′n：供暖室内计算温度，单位：℃，取18℃；
t′w：供暖室外计算温度，单位：℃，各地区不同，通过查询《民用建筑采暖与通风空调设计规范》得到。
qzh：折算热指标，单位：w/m2；每1小时计算一次，24小时将得到24个qzh，取均值作为最终的qzh。
考虑气象条件对建筑物单位面积热指标数值影响显著，将气象条件分为晴天无风、晴天有风、阴天无风、阴天有风、雨雪无风、雨雪有风六种，分别计算qzh，形成如下对照表：
Figure BDA0001783830670000023
Figure BDA0001783830670000031
S2、换热站的预测热负荷
根据折算热指标、建筑面积和天气预报，预测未来一段时间的热负荷，公式如下：
Figure BDA0001783830670000032
Qy：换热站预测热负荷，根据未来24小时逐时天气预报，计算生成每小时的预测热负荷，共计24个Qy值。
此处的qzh采用与天气预报气象条件相对应的折算热指标。
将每小时的Qy值转换为便于控制调节的二次侧供水温度，采用如下公式：
Figure BDA0001783830670000033
tgy预测供水温度，单位：℃
Qy预测热负荷，单位：kw
Qs上一时刻实际负荷，单位：kw
tgs上一时刻实际供水温度，单位：℃
ths上一时刻实际回水温度，单位：℃
tns上一时刻实际室内温度，单位：℃
Δtghy预测供回水温差，单位：℃
tn室内设计温度，单位：℃
根据监测二次侧实际流量，供回水温差计算公式为：
Figure BDA0001783830670000034
G为二次管网流量，单位：m3/h。
根据连续24小时实测数据确定系数b，实测数据如下表：
Figure BDA0001783830670000035
Figure BDA0001783830670000041
b1＝logn1 G1-1…………(6)
Figure BDA0001783830670000042
Figure BDA0001783830670000043
b2＝logn2 G2-1…………(9)
Figure BDA0001783830670000044
Figure BDA0001783830670000045
同理可求b3、b4…b24，最终的系数b取b1～b24的平均值，公式如下：
Figure BDA0001783830670000046
式中，b1～b24分别为24小时内各个小时的实测数据。
附图说明
图1是热负荷预测计算流程图。
具体实施方式
本发明所叙述的换热站负荷预测方法，通过换热站自控系统和负荷预测软件实现。
图1是热负荷预测计算流程图，实际生产中折算热指标计算、热负荷预测是一个反复优化的过程。供热期间每天都会进行热负荷预测并指导供热运行，供热运行的实测数据又验证折算热指标数值的合理性，并以新的运行数据重新计算折算热指标。
换热站应具备较完善的控制系统和热计量表，控制系统自动采集换热站二次侧的供水温度、回水温度、管网流量、供热量以及供热区域内的典型室内温度，并将这些采集数据存储到数据库供负荷预测软件使用。
负荷预测软件与天气预报网连接，获取实时天气和未来24小时的逐时预报，并将实时天气数据按气象条件分为晴天无风、晴天有风、阴天无风、阴天有风、雨雪无风、雨雪有风6类天气。根据公式(1)、(2)再通过换热站保存的历史数据，计算出6类天气条件下的折算热指标，将折算热指标数值及对应的天气条件保存到数据库。
负荷预测软件根据公式(3)～(12)计算出预测的换热站二次侧供水温度和供热负荷。

Claims (4)

1.一种换热站热负荷预测方法，其特征在于：该热负荷预测方法分两步进行；第一步先根据换热站历史上连续24小时的采集数据，计算换热站供热区域内的单位面积折算热指标；第二步是根据折算热指标和天气预报情况，计算未来24小时的逐时热负荷和换热站二次侧供水温度；本方法需要采集换热站的实时数据，实时数据包括二次侧管网热量、流量、供水温度、回水温度；
S1、计算单位面积折算热指标
1)计算单位面积实际热指标：
设换热站供热面积为A，供热时长为H，在此时间范围内实测供热量为Qs，则单位面积实际热指标为qshj：
Qs:实测供热量，单位：J；通过热量表获取或通过计算获取；
A：供热总建筑面积，单位：m2；通过换热站基础信息获取；
H：供热量对应的时长，单位：秒；这里取3600秒；
2)折算或计算热指标：
折算到室内、室外计算温度下的热指标qzh；
qshj：实际热指标，单位：W/m2；
tn：实际室内温度，单位：℃，通过室内测温设备测得；
tw：实际室外温度，单位：℃，以气象局提供的温度为准；
t'n：供暖室内计算温度，单位：℃，取18℃；
t'w：供暖室外计算温度，单位：℃，各地区不同，通过查旬《民用建筑采暖与通风空调设计规范》得到；
qzh：折算热指标，单位：W/m2；每1小时计算一次，24小时将得到24个qzh，取均值作为最终的qzh；
S2、换热站的预测热负荷
根据折算热指标、建筑面积和天气预报预测未来一段时间的热负荷，公式如下：
Qy：换热站预测热负荷，根据未来24小时逐时天气预报，计算生成每小时的预测热负荷，共计24个Qy值；
此处的qzh采用与天气预报气象条件相对应的折算热指标；
将每小时的Qy值转换为便于控制调节的二次侧供水温度，采用如下公式：
tgy预测供水温度，单位：℃
Qy预测热负荷，单位：kW
Qs上一时刻实际负荷，单位：kW
tgs上一时刻实际供水温度，单位：℃
ths上一时刻实际回水温度，单位：℃
tns上一时刻实际室内温度，单位：℃
Δtghy预测供回水温差，单位：℃
tn室内设计温度，单位：℃
根据监测二次侧实际流量，供回水温差计算公式为：
G为二次管网流量，单位：m3/h；
根据连续24小时实测数据确定系数b，实测数据如下表：
b1＝logn1G1-1............(6)
b2＝logn2G2-1............(9)
同理可求b3、b4…b24，最终的系数b取b1～b24的平均值，公式如下：
式中，b1～b24分别为24小时内各个小时的实测数据。
2.根据权利要求1所述的一种换热站热负荷预测方法，其特征在于：考虑气象条件对建筑物单位面积热指标数值影响显著，将气象条件分为晴天无风、晴天有风、阴天无风、阴天有风、雨雪无风、雨雪有风六种，分别计算qzh，形成如下对照表：
。
3.根据权利要求1所述的一种换热站热负荷预测方法，其特征在于：根据不同气象条件下连续采集的24小时历史数据，计算单位面积逐时的折算热指标，取逐时热指标的平均值作为最终的折算热指标。
4.根据权利要求2所述的一种换热站热负荷预测方法，其特征在于：热负荷预测以6种典型气象条件和对应的折算热指标为基础，逐时预测换热站供热负荷，并将供热负荷换算为换热站二次侧供水温度。
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