CN113375220B - 一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法 - Google Patents

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CN113375220B CN202110552627.8A CN202110552627A CN113375220B CN 113375220 B CN113375220 B CN 113375220B CN 202110552627 A CN202110552627 A CN 202110552627A CN 113375220 B CN113375220 B CN 113375220B
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Abstract

本发明涉及一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法，包含以下几个步骤：(1)负荷预测计算，包括(11)选择判断条件；(12)通过理论计算热负荷；(13)选择大数据计算热负荷；(2)调试方法，包括(21)一网电动阀控制；(22)二网循环泵控制。本发明公开的一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法具有以下有益效果：1、通过对理论计算的多层次修正和大数据计算，能计算出更加精准的热负荷，在实际运行中，保证供热质量，降低不必要的能耗；2、多种模式能满足不同现场条件的需求，可用于多种换热站，有广泛的适用性和较强的应用能力。

Description

一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法
技术领域
本发明涉及一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法。
背景技术
目前，热力公司用于指导热源厂供热的方式，往往采用理论计算的方式，规定生产指标，由下属热源厂执行生产任务。
在实际换热站的运行调节过程中出现热力失衡时，主要需要调试人员按经验进行调节，通过手动给定一次网电动阀或者二次网循环泵的设定值，实现对一次网，二次网的流量调节，进而实现对一次网和二次网的热量调节。这样的控制方式需要调试人员的有一定的经验，同时为了得到满足要求的控制值，需要反复地试值，又由于很多住户没有安装在线的室内温度计，很难及时客观的评价供热质量好坏。而整个供热管路作为一个多耦合系统，改变一个变量，其他变量也会随之改变，若调试不达标，易导致水力失衡和热力失衡，从而造成供热不均或者热量浪费，降低供热质量，提高供热成本。
发明内容
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法。
技术方案：一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法，包含以下几个步骤：
1.负荷预测计算
(11)、选择判断条件：
从历史室内温度数据中取数多个室内温度数据(N,T)，N为日期，T为日平均温度，令平均温度T满足条件的天数为n，则
当18<T<20时，n＝n+1,
其它情况，n＝n；
直到历史数据浏览完成；
若n>30，选择大数据计算，进入步骤(13)；
若n≤30，选择理论计算热负荷，进入步骤(12)；
(12)通过理论计算热负荷：
(121)通过设计规范表，确定对象热源厂所在地的不同种类的建筑物的热指标qi和面积Fi；
(122)计算出换热站供暖建筑的平均热指标q0，计算公式如下：
Figure BDA0003076019710000021
式中，Fi对应各类建筑物的取暖面积，单位为m2；q0为综合热指标，单位为w/m2；qi为各类建筑的热指标，单位为w/m2；
(123)供热平台自动明天的采集24小时的天气情况，包括每小时的平均室外气温，光照强度，风力强度，下雪情况，生成对应的修正系数α1,α2,α3，α1为光照修正系数,α2为风力修正系数；α3为下雪修正系数；
(124)根据实际运行情况，修改设计的室外温度的修正值β1和理论计算热负荷的修正值β2：
(125)计算出换热站每小时的供热量Q：
Figure BDA0003076019710000031
式中，tw为每小时的平均室外温度,单位为℃；
ts为设计室外温度，单位为℃；
Q为tw下的预测时供热量，单位为Qj；
q0为综合热指标，单位为w/m2；
F为换热站供热总面积，单位为m2；
α1为光照修正系数，α2为风力修正系数，α3为下雪修正系数；
β1为设计的室外温度的修正值；
β2为理论计算热负荷的修正值；
(13)选择大数据计算热负荷
从平台数据库中的历史数据中，提取在满足供热质量下，最近10次的相同时刻相同的室外温度下，且室内温度高于18℃时的实际时热耗进行计算，计算公式如下:
Figure BDA0003076019710000032
式中，twj为j点的室外温度，单位为℃；
Qj为在twj下的预测热负荷，单位为Qj；
Qij为最近10次历史i点，i表示时刻；
twj室外温度下的实际时热耗，单位为Qj；
(2)调试方法
供热平台将控制量下发给控制柜实现对一网电动阀和二网循环泵的控制，所谓多模式的控制方法，指的是在不同模式下，采用不同的控制量，使用不同的控制策略；
(21)一网电动阀控制：
(211)热量给定调节：
选择该种模式，在给定控制变量界面中，选择一组预测出来的热负荷，作为未来一天每小时的热负荷控制变量，生成每小时热耗值并进行下发并记录于历史热耗值，完成对一网电动阀的控制；
(212)一次侧流量给定调节：
(2121)确定设计工况下的最佳运行流量Gs，通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2122)按公式(4)计算出每小时最佳流量比：
Figure BDA0003076019710000041
tw表示每小时的平均室外温度，单位为℃；
Figure BDA0003076019710000042
表示每小时最佳流量比；
ts表示设计工况下的室外温度，单位为℃；
(2123)按公式(5)计算出实际工况下每小时的最佳流量，生成每小时一网流量值并进行下发：
Figure BDA0003076019710000051
式中，
Figure BDA0003076019710000052
表示每小时最佳流量比，G表示实际工况下每小时的最佳流量，单位为kg/m3；Gs设计工况下的最佳运行流量，单位为kg/m3；
(213)二次侧供回水均温给定调节：
(2131)确定设计工况下的供回水均温度
Figure BDA0003076019710000053
通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2132)按公式(6)计算出供回水均温，生成每小时二网供水温度值并进行下发：
Figure BDA0003076019710000054
式中，tg2，th2为换热站二次侧的实际的供，回水温度，单位为℃；t′g2，t′h2为换热站二次侧的设计供，回水温度，单位为℃；tn为室内温度，单位为℃；b为散热器相关参数；
(214)二次侧供水温度给定调节
(2141)通过历史数据计算得出
Figure BDA0003076019710000055
通过负荷预测得出Q，通过最佳流量公式得到二网最佳流量G2，通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2142)按公式(7)计算出供回水均温，生成二次侧供水温度值并进行下发：
Figure BDA0003076019710000061
式中：
tg2为换热站二次侧的实际的供水温度，单位为℃；
Q为预测的热负荷，单位为Qj；
C为水的比热容，赋值为4187J/(kg·℃)；
tn为室内温度，单位为℃；
F为散热器的散热面积，单位为㎡；
q为建筑物的供暖体积热指标，W/(m3·℃)；
V为建筑物外围体积，m3；
a,b与温差相关的指数；
(22)二网循环泵控制：
定差压控制，通过手动给定数值，监测整个供热网络参数的变化，不断调整给定值直到满足工作条件，便能固定下来，可保持较长的时间内没有变动。
进一步地，步骤(124)包括以下步骤：
(1241)设计室外温度修正，取最近三年内，连续五天最低的室外温度的均值为新的设计室外温度ts1，
Figure BDA0003076019710000062
ts为设计室外温度，单位为℃；
(1242)设计理论计算热负荷修正，取最近三年内，连续五天最低的室外温度时的热耗的均值为新的设计热耗Qs1，
Figure BDA0003076019710000071
Qs为设计热耗。
进一步地，步骤(12)还包括：
(126)修正流程：
(1261)先取一天的历史数据(Tnj,Tn,Tw,q,f,k,Qh)为基准，其中平均室内温度Tnj为18℃，基准时刻的光照强度为q，风力为f,下雪为k,室内温度为Tn,室外温度为Tw,每小时热耗Qh；
(1262)确定光照修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn1,Tw,q1,f,k,Qh1)，
Figure BDA0003076019710000072
(1263)确定风力修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn2,Tw,q,f1,k,Qh2)，
Figure BDA0003076019710000073
(1264)确定下雪修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn3,Tw,q,f,k3,Qh3)，
Figure BDA0003076019710000074
有益效果：本发明公开的一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法具有以下有益效果：
1、通过对理论计算的多层次修正和大数据计算，能计算出更加精准的热负荷，在实际运行中，保证供热质量，降低不必要的能耗；
2、多种模式能满足不同现场条件的需求，可用于多种换热站，有广泛的适用性和较强的应用能力。
附图说明：
图1为本发明公开的一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法的流程图。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
如图1所示，一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法，包含以下几个步骤：
1.负荷预测计算
(11)、选择判断条件：
从历史室内温度数据中取数多个室内温度数据(N,T)，N为日期，T为日平均温度，令平均温度T满足条件的天数为n，则
当18<T<20时，n＝n+1,
其它情况，n＝n；
直到历史数据浏览完成；
若n>30，选择大数据计算，进入步骤(13)；
若n≤30，选择理论计算热负荷，进入步骤(12)；
(12)通过理论计算热负荷：
(121)通过设计规范表，确定对象热源厂所在地的不同种类的建筑物的热指标qi和面积Fi；
(122)计算出换热站供暖建筑的平均热指标q0，计算公式如下：
Figure BDA0003076019710000091
式中，Fi对应各类建筑物的取暖面积，单位为m2；q0为综合热指标，单位为w/m2；qi为各类建筑的热指标，单位为w/m2；
(123)供热平台自动明天的采集24小时的天气情况，包括每小时的平均室外气温，光照强度，风力强度，下雪情况，生成对应的修正系数α1,α2,α3，α1为光照修正系数,α2为风力修正系数；α3为下雪修正系数；
(124)根据实际运行情况，修改设计的室外温度的修正值β1和理论计算热负荷的修正值β2：
(1241)设计室外温度修正，取最近三年内，连续五天最低的室外温度的均值为新的设计室外温度ts1，
Figure BDA0003076019710000092
ts为设计室外温度，单位为℃；
(1242)设计理论计算热负荷修正，取最近三年内，连续五天最低的室外温度时的热耗的均值为新的设计热耗Qs1，
Figure BDA0003076019710000093
Qs为设计热耗；
(125)计算出换热站每小时的供热量Q：
Figure BDA0003076019710000094
式中，tw为每小时的平均室外温度,单位为℃；
ts为设计室外温度，单位为℃；
Q为tw下的预测时供热量，单位为Qj；
q0为综合热指标，单位为w/m2；
F为换热站供热总面积，单位为m2；
α1为光照修正系数，α2为风力修正系数，α3为下雪修正系数；
β1为设计的室外温度的修正值；
β2为理论计算热负荷的修正值；
(126)修正流程：
(1261)先取一天的历史数据(Tnj,Tn,Tw,q,f,k,Qh)为基准，其中平均室内温度Tnj为18℃，基准时刻的光照强度为q，风力为f,下雪为k,室内温度为Tn,室外温度为Tw,每小时热耗Qh；
(1262)确定光照修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn1,Tw,q1,f,k,Qh1)，
Figure BDA0003076019710000101
(1263)确定风力修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn2,Tw,q,f1,k,Qh2)，
Figure BDA0003076019710000102
(1264)确定下雪修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn3,Tw,q,f,k3,Qh3)，
Figure BDA0003076019710000103
(13)选择大数据计算热负荷
从平台数据库中的历史数据中，提取在满足供热质量下，最近10次的相同时刻相同的室外温度下，且室内温度高于18℃时的实际时热耗进行计算，计算公式如下:
Figure BDA0003076019710000111
式中，twj为j点的室外温度，单位为℃；
Qj为在twj下的预测热负荷，单位为Qj；
Qij为最近10次历史i点，i表示时刻；
twj室外温度下的实际时热耗，单位为Qj；
(2)调试方法
供热平台将控制量下发给控制柜实现对一网电动阀和二网循环泵的控制，所谓多模式的控制方法，指的是在不同模式下，采用不同的控制量，使用不同的控制策略；
(21)一网电动阀控制：
(211)热量给定调节：
选择该种模式，在给定控制变量界面中，选择一组预测出来的热负荷，作为未来一天每小时的热负荷控制变量，生成每小时热耗值并进行下发并记录于历史热耗值，完成对一网电动阀的控制；
(212)一次侧流量给定调节：
(2121)确定设计工况下的最佳运行流量Gs，通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2122)按公式(4)计算出每小时最佳流量比：
Figure BDA0003076019710000112
tw表示每小时的平均室外温度，单位为℃；
Figure BDA0003076019710000121
表示每小时最佳流量比；
ts表示设计工况下的室外温度，单位为℃；
(2123)按公式(5)计算出实际工况下每小时的最佳流量，生成每小时一网流量值并进行下发：
Figure BDA0003076019710000122
式中，
Figure BDA0003076019710000123
表示每小时最佳流量比，G表示实际工况下每小时的最佳流量，单位为kg/m3；Gs设计工况下的最佳运行流量，单位为kg/m3；
(213)二次侧供回水均温给定调节：
(2131)确定设计工况下的供回水均温度
Figure BDA0003076019710000124
通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2132)按公式(6)计算出供回水均温，生成每小时二网供水温度值并进行下发：
Figure BDA0003076019710000125
式中，tg2，th2为换热站二次侧的实际的供，回水温度，单位为℃；t′g2，t′h2为换热站二次侧的设计供，回水温度，单位为℃；tn为室内温度，单位为℃；b为散热器相关参数；
(214)二次侧供水温度给定调节
(2141)通过历史数据计算得出
Figure BDA0003076019710000126
通过负荷预测得出Q，通过最佳流量公式得到二网最佳流量G2，通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2142)按公式(7)计算出供回水均温，生成二次侧供水温度值并进行下发：
Figure BDA0003076019710000131
式中：
tg2为换热站二次侧的实际的供水温度，单位为℃；
Q为预测的热负荷，单位为Qj；
C为水的比热容，赋值为4187J/(kg·℃)；
tn为室内温度，单位为℃；
F为散热器的散热面积，单位为㎡；
q为建筑物的供暖体积热指标，W/(m3·℃)；
V为建筑物外围体积，m3；
a,b与温差相关的指数；
(22)二网循环泵控制：
定差压控制，通过手动给定数值，监测整个供热网络参数的变化，不断调整给定值直到满足工作条件，便能固定下来，可保持较长的时间内没有变动。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (3)

1.一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法，其特征在于，包含以下几个步骤：
(1)负荷预测计算
(11)选择判断条件：
遍历所有室内温度数据(N,T)，N为日期，T为日平均温度，令平均温度T满足18<T<20条件的天数为n，
若n>30，选择大数据计算，进入步骤(13)；
若n≤30，选择理论计算热负荷，进入步骤(12)；
(12)通过理论计算热负荷：
(121)通过设计规范表，确定对象热源厂所在地的不同种类的建筑物的热指标qi和面积Fi；
(122)计算出换热站供暖建筑的平均热指标q0，计算公式如下：
Figure FDA0003732316920000011
式中，Fi对应各类建筑物的取暖面积，单位为m2；q0为平均热指标，单位为w/m2；qi为各类建筑的热指标，单位为w/m2；
(123)供热平台每天自动采集24小时的天气情况，包括每小时的平均室外气温，光照强度，风力强度，下雪情况，生成对应的修正系数α1,α2,α3，α1为光照修正系数,α2为风力修正系数；α3为下雪修正系数；
(124)根据实际运行情况，修改设计的室外温度的修正值β1和理论计算热负荷的修正值β2：
(125)计算出换热站每小时的供热量Q：
Figure FDA0003732316920000021
式中，tn为室内温度，单位为℃；
tw为每小时的平均室外温度,单位为℃；
ts为设计的室外温度，单位为℃；
Q为tw下的预测时供热量，单位为J；
q0为平均热指标，单位为w/m2；
F为换热站供热总面积，单位为m2；
α1为光照修正系数，α2为风力修正系数，α3为下雪修正系数；
β1为设计的室外温度的修正值；
β2为理论计算热负荷的修正值；
(13)选择大数据计算热负荷
从平台数据库中的历史数据中，提取在满足供热质量下，最近10次的相同时刻相同的室外温度下，且室内温度高于18℃时的实际时热耗进行计算，计算公式如下:
Figure FDA0003732316920000022
式中，twj为j点钟的室外温度，单位为℃；
Qj为在twj下的预测热负荷，单位为J；
Qij为最近i次的j点钟的twj室外温度下的实际时耗能，单位为J，j表示时刻，i表示循环次数；
(2)调试方法
供热平台将控制量下发给控制柜实现对一网电动阀和二网循环泵的控制，所谓多模式的控制方法，指的是在不同模式下，采用不同的控制量，使用不同的控制策略；
(21)一网电动阀控制：
(211)热量给定调节：
选择该种模式，在给定控制变量界面中，选择一组预测出来的热负荷，作为未来一天每小时的热负荷控制变量，生成每小时热耗值并进行下发并记录于历史热耗值，完成对一网电动阀的控制；
(212)一次侧流量给定调节：
(2121)确定设计工况下的最佳运行流量Gs，通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2122)按公式(4)计算出每小时最佳流量比：
Figure FDA0003732316920000031
tw表示每小时的平均室外温度，单位为℃；
Figure FDA0003732316920000032
表示每小时最佳流量比；
ts表示设计的室外温度，单位为℃；
(2123)按公式(5)计算出实际工况下每小时的最佳流量，生成每小时一网流量值并进行下发：
Figure FDA0003732316920000041
式中，
Figure FDA0003732316920000042
表示每小时最佳流量比，G表示实际工况下每小时的最佳流量，单位为kg/h；Gs设计工况下的最佳运行流量，单位为kg/h；
(213)二次侧供回水均温给定调节：
(2131)确定设计工况下的供回水均温度
Figure FDA0003732316920000043
通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2132)按公式(6)计算出供回水均温，生成每小时二网供回水均温值并进行下发：
Figure FDA0003732316920000044
式中，tg2，th2为换热站二次侧的实际的供，回水温度，单位为℃；t′g2，t′h2为换热站二次侧的设计供，回水温度，单位为℃；tn为室内温度，单位为℃；b为散热器相关参数；
(214)二次侧供水温度给定调节
(2141)通过历史数据计算得出
Figure FDA0003732316920000045
通过负荷预测得出Q，通过最佳流量公式得到二网最佳流量G2，通过天气预报得到明天24小时平均室外温度；
(2142)按公式(7)计算出二网的实际的供水温度，生成每小时二网的实际的供水温度值并进行下发：
Figure FDA0003732316920000051
式中：
tg2为换热站二网的实际的供水温度，单位为℃；
Q为tw下的预测时供热量，单位为J；
C为水的比热容，赋值为4187J/(kg·℃)；
tn为室内温度，单位为℃；
F为散热器的散热面积，单位为㎡；
q为建筑物的供暖体积热指标，W/(m3·℃)；
V为建筑物外围体积，m3；
a,b与温差相关的指数；
(22)二网循环泵控制：
定差压控制，通过手动给定数值，监测整个供热网络参数的变化，不断调整给定值直到满足工作条件，便能固定下来，可保持较长的时间内没有变动。
2.如权利要求1所述的一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法，其特征在于，步骤(124)包括以下步骤：
(1241)设计室外温度修正，取最近三年内，连续五天最低的室外温度的均值为新的设计室外温度ts1，
Figure FDA0003732316920000052
ts为设计室外温度，单位为℃；
(1242)设计理论计算热负荷修正，取最近三年内，连续五天最低的室外温度时的热耗的均值为新的设计热耗Qs1，
Figure FDA0003732316920000061
Qs为设计热耗。
3.如权利要求1所述的一种基于负荷预测的换热站多模式调控方法，其特征在于，步骤(12)还包括：
(126)修正流程：
(1261)先取一天的历史数据(Tnj,Tn,Tw,q,f,k,Qh)为基准，其中平均室内温度Tnj为18℃，基准时刻的光照强度为q，风力为f,下雪为k,室内温度为Tn,室外温度为Tw,每小时热耗Qh；
(1262)确定光照修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn1,Tw,q1,f,k,Qh1)，
Figure FDA0003732316920000062
(1263)确定风力修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn2,Tw,q,f1,k,Qh2)，
Figure FDA0003732316920000063
(1264)确定下雪修正系数，取另一天的历史数据(Tnj,Tn3,Tw,q,f,k3,Qh3)，
Figure FDA0003732316920000064
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