CN114608065B - 一种新型热力入口阀位调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明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。

Description

一种新型热力入口阀位调控方法

技术领域

本发明属于集中供热系统运行调节技术领域，具体涉及一种新型热力入口阀位调控方法。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

鉴于此，本发明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。

采用本发明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。

本发明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。

发明内容

本发明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；本发明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。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

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) (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’为热源侧能源中心的流量；

3)读取数据库，根据实际热网运行历史数据，筛选参数信息完整且稳定的样本，获得时间尺度一致的参数信息，包括热源侧能源中心供水温度t_g’及流量G’、热力入口的阀位y及负荷Q；

4)阀位函数y＝f(Q，t′_g，G′)的具体形式和参数根据热网实际历史运行数据进行标定，采用多元回归或机器语言确定；

5)读取数据库，将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，输入上述4)标定好的阀位函数模型，计算得到控制单元未来时刻的阀位，进入动态修订模块以确定调节用的目标阀位，得到的目标阀位输出给控制对象；

6)在实际运行过程中，考虑系统临时参数变化、人员行为等不确定性扰动等，对阀位模型、预测的未来时刻阀位进行周期性校准和动态修正。

而且，所述动态修订模块的具体步骤为：

1)阀位模块获取时间序列待预测未来时刻的模型阀位及待预测时刻前序时刻的模型阀位，进入阀位动态修订模块；

2)从数据采集模块(温度传感器、电动控制阀、热量表)获取待预测时刻前序时刻的实际负荷和实际阀位，计算与上述步骤1)待预测时刻前序时刻模型阀位的偏差；

3)分析上述步骤2)待预测时刻前序时刻的负荷与阀位偏差的相关性：基于输入序列的时间顺序对整个统计样本输入进行滚动预测，采用回归分析和神经网络等机器语言迭代寻优，设定阀位偏差控制值，确定扰动时长及待预测时刻模型阀位偏差的估算值；

4)将待预测时刻之前上述步骤3)确定的热扰时长覆盖的样本信息，输入上述3)标定的阀位扰动预测模型，计算待预测时刻模型阀位偏差的估算值δ；

5)利用上述步骤4)确定的待预测时刻模型阀位偏差估算值δ，修订未来时刻模型阀位，得到待预测时刻的目标阀位，输出给控制对象。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，机理和数据混合驱动，以目标能耗管控为核心，简易可行。适用于集中供热系统用户侧分时分区分温的精准供热，有利于系统的高效运行，实现双碳目标背景下建筑领域清洁高效供热的目标能耗管控，满足用户热需求同时，显著节能减排。

2、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，直接从用户侧热力入口负荷及可控参数热源侧能源中心供水温度及流量的角度出发，以目标能耗管控为核心，可有效避免末端热力入口超供的情况，满足用户热需求同时，显著节能减排。

3、本发明提出的提出的新型热力入口阀位调控方法，简化阀位模型，仅涉及用户侧管控单元的负荷和热源侧能源中心的热供水温度及流量三个物理量，不需要输入设计参数等众多物理量和设定很多物性系数，很容易实行。

4、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，基于模型控制的思想与基本的传热方程，并根据具体场景实际热网历史数据进行校准，其方法和结果具有很好的外推性和系统适用性。

5、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，在实际运行调节过程中，考虑了系统临时参数变化、人员行为等不确定性扰动，对模型进行周期性校准，并对模型阀位进行动态修订；有利于满足用户热需求同时，避免用户侧过度供热、人员行为等引起的能源浪费。

6)本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，适用于用户侧热力入口的运行调节，基于外围模块确定的未来时刻的目标负荷，以能源中心的供水温度及流量为约束条件，确定未来时刻的阀位流程，可有效避免“一刀切”的调节方式，实现分时分温分区的“按需供热”。

7、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，特别适用于用户侧的运行调节，兼顾了用户侧负荷需求的差异性及热源侧运行参数的统一性，有利于指导用户侧热力入口或末端的分时分温“按需供热”，达成对目标能耗的精细管控。

8、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，可以基于很容易获得的历史数据样本快速建模，具有自学习、自适应、自趋优能力，可有效避免用户侧超供的情况，节能效果显著。

9、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，同样适用于热力站、用户末端不同层级控制单元的流量调节，以目标能耗管控为核心，基于控制单元的负荷预测及热源侧的实际运行，确定控制单元的阀位调节流程。结合具体场景，尽可能实现时间尺度空间尺度足够小的“按需供热”和目标能耗管控。

10、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，易于实施，使用范围广泛，可操作性强，成本可控。所需要的参数(阀位、负荷、供水温度、流量)在供热系统中容易获得，供热管网不需大规模改动，不涉及土木等改造。

11、本发明提出的新型热力入口阀位调控方法，具用很好的外推性，其结果和方法可以适用于具有相似特征的场景。

附图说明

图1为本发明集中供热系统管网示意图；

图2为本发明热力入口装置示意图；

图3为本发明基于阀位调节的目标能耗精准管控技术路线图；

图4为本发明阀位模型框图；

图5为本发明阀位的动态修订框图；

图6为本发明实施例的供热系统示意图；

图7为本发明实施例某热力入口阀位模型的参数标定图；

图8为本发明实施例某热力入口阀位模型的校验图；

图9为本发明实施例37#热力入口阀位模型偏差修正函数图；

图10为本发明实施例37#热力入口阀位模型不同时间尺度的校验图；

图11为实施例37#热力入口阀位模型不同时间尺度的校验图；

图12为本发明实施例与比较例的阀位变化曲线图；

图13为本发明实施例与比较例的逐日负荷变化曲线图；

图14为本发明实施例与比较例的室外气温日均值变化曲线图；

图15为本发明实施例两个供暖季室外气温同期比较图；

图16为本发明实施例能源中心2021-2022累计负荷与上年度同期比较图。

附图标记说明

1-锅炉；2-温度传感器；3-水泵；4-流量计；5-热量表；6-控制器；7-通讯模块； 8-温度采集模块；9-建筑群；10-气象模块；11-电动调节阀。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明提供一种新型热力入口阀位调控方法，本方法主要针对图6所示的天津某校园的集中供热系统，该能源中心供热面积240538m²，4台燃气锅炉直供19栋独立建筑，包括科研办公楼、学生宿舍、教学楼、食堂等多种类型的众多用户。

该供热系统于2019-2020年供暖季实施智能化改造，所管辖的28个热力入口安装了电动平衡一体阀，源网末端均安装与监控平台连接的通讯模块，本发明所涉及的实际运行数据均由数据采集模块获得，如图1、2所示。

集中供热系统包括热源、热网及热用户，如图1，锅炉1及锅炉上连接的供水管及回水管，所述供水管上依次连接有温度传感器2、流量计4及建筑群9，所述回水管上依次连接有温度传感器、水泵3及建筑群9，所述供水管及回水管上的温度传感器均连接至热量表5，所述热量表分别连接至控制器6及流量计4，所述控制器连接至通讯模块7，所述通讯模块无线连接至外部监控平台，所述通讯模块连接有气象模块10，所述建筑群内设置有温度采集模块8，所述温度采集模块无线连接至所述控制器。

如图2所示，供水管路上设置有流量计及温度传感器，回水管路上设置有电动调节阀11及温度传感器，所述电动调节阀连接至控制器，所述流量计连接至热量表，所述温度传感器均连接至热量表，所述热量表连接至控制器，所述控制器连接至通讯模块，所述通讯模块无线连接至外部监控平台。

如图3～5所示，将本发明提出的一种新型热力入口阀位调控方法应用于图6所示的天津校园集中供热系统。以实施例支路末端建筑的两个热力入口为例，进一步说明本发明专利实施的具体步骤如下：

1、样本筛选及模型参数标定

读取数据库，根据实际热网运行历史数据，筛选参数信息完整且稳定的样本，获得时间尺度一致的参数信息，包括热源侧能源中心供水温度t_g’、流量G’、热力入口的阀位y及负荷Q。

具体地，从数据库获取2021-2022供暖季热网运行的相关参数信息，11月7日-11月11日每个阀位变化后稳定运行时段连续取10个采集数据组成标定样本，采用回归分析确定阀位模型y＝f(Q，t′_g，G′)的具体函数形式和模型参数。说明下，实施例中的采集模块，采集间隔6min。

2、模型校验及动态修订

从数据库获取2021-2022供暖季热网运行的相关参数信息，11月7日-12月15 日间隔6min的采集信息，处理成时间尺度为日的参数信息组成模型校验样本，包括能源中心逐日供水温度均值t_g’、流量G’、热力入口的阀位y及负荷Q。

将校验样本参数输入上述步骤1标定的阀位模型，计算得到控制单元待校验时刻的模型阀位，进入动态修订模块修订，得到计算阀位，并与实际阀位比较，进行模型校验。

3、实际运行过程中，读取数据库，将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，输入上述步骤1标定好的阀位模型，计算得到控制单元未来时刻的阀位，进入动态修订模块以确定调节用的目标阀位。

4、“阀位模块”获取预测时刻的阀位预测值，进入“阀位动态修订模块”，对于模型计算阀位值进行修订，得到目标阀位，输出给控制对象。

5、在实际运行过程中，考虑系统临时参数变化、人员行为等不确定性扰动等，对阀位模型、预测的未来时刻阀位进行周期性校准和动态修正。

对于系统临时参数变化、人员行为等不确定性扰动等，基于实际热网历史运行数据挖掘，利用人工神经网络或回归分析等简单模型，确定扰动时长及待预测时刻模型阀位偏差的估算值。

下面结合具体实施例说明“动态修订模块”实现的具体步骤：

1、阀位模块获取时间序列待预测未来时刻的模型阀位及待预测时刻前序时刻的模型阀位，进入阀位动态修订模块；具体地，校验样本为2021.11.12-2021.12.15的阀位日均值(不包括标定模型用的样本)。

2、从数据采集模块(温度传感器、电动控制阀、热量表)获取待预测时刻前序时刻的实际负荷和实际阀位，计算与上述步骤1待预测时刻前序时刻模型阀位的偏差；具体地，获取待校验样本时间序列前序时刻的所有校验样本的实际负荷与实际阀位，并计算模型阀位与实际阀位的偏差。

3、分析上述步骤2待校验时刻前序时刻的负荷与阀位偏差的相关性。基于输入序列的时间顺序对整个(所有统计样本)输入进行滚动预测，采用回归分析和神经网络等机器语言迭代寻优，设定阀位偏差控制值，确定扰动时长及待预测时刻模型阀位偏差的估算值；具体地，回归分析上述步骤2待校验样本时间序列前序时刻的校验样本的实际负荷与阀位偏差的相关性。

4、将待校验时刻之前上述步骤3确定的热扰时长覆盖的样本信息，输入上述3) 标定的阀位扰动预测模型，计算待校验时刻模型阀位偏差的估算值δ。

具体地，将待校验样本的参数信息输入上述步骤3标定的阀位扰动预测模型，计算待校验样本模型阀位偏差的估算值δ。

5、利用上述步骤4确定的待校验时刻模型阀位偏差估算值δ，修订待校验时刻的模型阀位，得到待校验时刻的阀位模拟值，并与实际阀位相比较。

具体地，利用待校验样本时段前的历史样本负荷与阀位偏差的相关性，估算待校验样本的阀位偏差，对阀位模型值进行修订，得出阀位模拟值，并与实际值进行比较。

实施例两个热力入口应用本发明技术方案的结果见图7～图13及表1～表3。

图7为实施例某热力入口阀位模型的参数标定(2021.11.7-2021.11.11，6min采样)，5天共170个样本。结果表明，利用时间尺度为6min连续运行5天的样本标定阀位模型，图7a)中34#热力入口阀位模型的最大偏差为4.2，相应阀位80.2，相对偏差5.3％，平均偏差1.9；图7b)中37#热力入口阀位模型的最大偏差为4.6，相应阀位55.8，相对偏差8.2％，平均偏差1.7。

图8为实施例某热力入口阀位模型的校验(2021.11.7-2021.12.15，24hour)连续运行，共38个样本。结果表明，时间尺度为日的阀位模型计算值与实际值基本一致，明显小于时间尺度为6min的模型标定偏差。模型标定时段(11.7-11.11)，图8a)中 34#模型阀位模拟值的最大偏差为0.5，相应阀位值66.0，相对偏差0.8％，平均偏差 0.3；图8b)中37#阀位模拟值的最大偏差1.8，相应阀位值58.2，相对偏差3.1％，平均偏差1.4。校验样本(11.12-12.15)，34#模型阀位模拟值的最大偏差为2.5，相应阀位值56.6，相对偏差为4.4％，平均偏为差1.1；37#模型阀位模拟值的最大偏差为2.2，相应阀位值58.1，相对偏差为3.8％，平均偏差为1.0。

本实施例中，结合室温及现场调研，不同入口运行特征存在明显差异，例如34# 与37#属于同一建筑。34#，用户主要为教师办公室、小型实验室，人员集中，室温偏高。问卷调研及现场查看发现，存在长期开窗户、开门、甚至开空调现象。人员行为影响大，阀位偏差和负荷无明显相关性。考虑建筑热惰性，实际运行阀位预测过程中，采用5天滚动修订，利用待预测样本前5～7天的阀位偏差估算未来时刻的偏差，对阀位预测值提前做出修订。

本实施例37#入口，用户主要为大型实验室，人员行为等热扰少，阀位偏差和负荷表现出明显的相关性。利用历史数据阀位偏差和负荷相关性，如图9所示，可提前对待预测样本的偏差做出估算，修订预测样本的阀位模型值。

进一步，以实施例37#热力入口为例，利用2020～2021供暖季实际运行参数校验阀位模型及修订函数。筛选负荷范围与标定样本基本一致的校验样本，然后，直接将待校验样本的参数输入已标定的阀位模型及修订函数，得出阀位模型值，估算待校验样本的阀位偏差，提前对阀位模型值进行修订，得出阀位模拟值，并与实际值进行比较。

图10为实施例37#热力入口阀位模型的校验(2020.11.19-2020.11.30，24hour)。结果表明，阀位模拟值与实际值基本一致；连续运行12天，最大偏差为2.1，相应阀位51.4，相对偏差4.1％，平均偏差为1.5。

图11为实施例37#热力入口阀位模型的校验(2020.11.26-2020.11.28，1hour)。结果表明，阀位模拟值与实际值基本一致；连续运行3天，最大偏差为2.8，相对偏差4.7％，平均偏差为1.6。

需要说明下，实际运行过程中，在实际运行过程中，考虑系统临时参数变化、人员行为等不确定性扰动等，对阀位模型、预测的未来时刻阀位进行周期性校准和动态修正。

表1实施例热力入口阀位模型的标定表(2021.11.7-2021.11.11)

*阀位模型值与实际值的最大偏差

表2实施例热力入口阀位模型的校验表

*阀位模型值与实际值的最大偏差

表3实施例热力入口与比较例不同调节方式的比较表(2020-2021供暖季)

*阀位模型值与实际值的最大偏差

本实施例某高校某能源站某独立建筑2个热力入口应用本技术方案的效果，见图11～图13及表3。针对2020-2021供暖季，基于外围模块确定满足末端热力入口需求的目标负荷和系统的水温约束，输入阀位模型，得到未来一周相应目标负荷的阀位计算值，并加入动态修正，得出阀位流程设定值，输出给控制对象。实施例是基于模型的调节，比较例采用传统的调节方式。通常，用户侧热力入口传统的调节方式，仅在供热初期凭人工经验设置好阀位，后期无报修基本就不再调整。可见，与采用传统调节方式的比较例相比较，实施例满足室内温度需求同时负荷显著减低，考虑气温因素后，34#、37#实施例的负荷降低率分别为22.47％，32.77％。

图12为2020-2021供暖季实施例与比较例的阀位变化曲线：图12a为34#入口实施例与比较例的阀位变化曲线，图12b为37#入口实施例与比较例的阀位变化曲线。图13为2020-2021供暖季实施例与比较例的逐日负荷变化曲线：图13a为34#入口实施例与比较例的逐日负荷变化曲线；图13b为37#入口实施例与比较例的逐日负荷变化曲线。图14为2020-2021供暖季实施例与比较例的室外气温日均值变化曲线。

进一步地，关注热力入口层级的精细管控调节，结合能源中心用户末端不同层级的协同管控，本实施例应用本技术方案能源中心的效果，见图15、图16、表4。图 16中：图16a为同期负荷比较图，图16b为能耗节约率。

可见，本实施例与去年同期比较，气温略高于去年，报修次数大幅减少，室温满足热需求。实施例2021-2022运行43天(11.3-12.15)，与去年同期相比较，能耗降低了17％，考虑气温因素修正后的节能率为10.16％，单周最高达41.35％(11.6-11.11)。

表4实施例能源中心两个供暖季同期运行比较表

需要说明下：对2021-2022供暖季与2020-2021供暖季供暖季不同时间尺度能耗降低率比较，考虑到2020-2021年供暖季与2021-2022年供暖季室外温度的影响，依照《民用建筑能耗标准》(GB/T51161-2016)使用度日法进行气象修正，取18℃为标准参考温度，则采暖度日数按下式计算：

上式中：n为采暖天数，T_i为某温度。

上述实施例呈现的本技术方案的具体实施过程及效果，说明了本发明技术方案的特别有益效果：满足用户热需求同时，显著节能减排，且简易可行，易于实施，适用不同场景。实施例涉及不同类型用户热力入口，包括科研办公、宿舍、食堂、实习车间、实验基地等多种类型的众多用户。

综上，针对集中供热领域运行调节领域，本发明提出的一种新型热力入口阀位调控方法，以目标能耗管控为核心，有利于系统高效运行，满足用户热需求同时，显著节能减排。本发明提出的一种新型热力入口阀位模型及调控方法，具用很好的外推性，其结果和方法可以适用于具有相似特征的场景。本发明的技术方案，基于人工智能与热力系统的融合，集成实用性、适用性、先进性与示范性，对于实现双碳目标背景下建筑领域的低碳高效清洁供热具有重要的意义。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (1)

1.一种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) (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；

G为用户侧热力入口的流量；

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_h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’为热源侧能源中心的流量；

3)读取数据库，根据实际热网运行历史数据，筛选参数信息完整且稳定的样本，获得时间尺度一致的参数信息，包括热源侧能源中心供水温度t_g’及流量G’、热力入口的阀位y及负荷Q；

4)阀位函数y＝f(Q，t′_g，G′)的具体形式和参数根据热网实际历史运行数据进行标定，采用机器语言确定；

5)读取数据库，将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，输入上述4)标定好的阀位函数模型，计算得到控制单元未来时刻的阀位，进入动态修订模块以确定调节用的目标阀位，得到的目标阀位输出给控制对象；

6)在实际运行过程中，考虑系统临时参数变化、人员行为等不确定性扰动等，对阀位模型、预测的未来时刻阀位进行周期性校准和动态修正；

所述动态修订模块的具体步骤为：

1)阀位模块获取时间序列待预测未来时刻的模型阀位及待预测时刻前序时刻的模型阀位，进入阀位动态修订模块；

2)从数据采集模块获取待预测时刻前序时刻的实际负荷和实际阀位，计算与上述步骤1)待预测时刻前序时刻模型阀位的偏差；

3)分析上述步骤2)待预测时刻前序时刻的负荷与阀位偏差的相关性：基于输入序列的时间顺序对整个统计样本输入进行滚动预测，采用回归分析和神经网络等机器语言迭代寻优，设定阀位偏差控制值，确定扰动时长及待预测时刻模型阀位偏差的估算值；

4)将待预测时刻之前上述步骤3)确定的热扰时长覆盖的样本信息，输入上述步骤3)标定的阀位扰动预测模型，计算待预测时刻模型阀位偏差的估算值δ；

5)利用上述步骤4)确定的待预测时刻模型阀位偏差估算值δ，修订未来时刻模型阀位，得到待预测时刻的目标阀位，输出给控制对象。

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