[發明專利]變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法

有效

• 申請號: 201911263643.4
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111125891B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 呂廣強;程媛;劉士友;王宏宇;安路
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;F24H9/20;G06F119/08;G06F113/14
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明涉及一種變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法，通過建立電熱水器混合出水的三通管道模型，仿真不同管徑時的熱水入口質量流量；通過多組仿真數據，擬合出熱水入口管徑和熱水入口質量流量的函數關系式；將熱水入口質量流量用熱水入口管徑表達后，與選定的加熱系數、比熱容以及溫升變化做乘積，得到加熱功率的表達式；將加熱功率表達式代入到原恒功率加熱的溫度模型中，得到更精確的溫度模型。本發明可以精確熱水器溫度模型，降低用戶的用電成本。

技術領域

本發明屬于溫控負荷建模領域，特別是一種變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法。

背景技術

變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法，能夠計算不同時刻電熱水器水箱內的水溫，并且能夠為電網進行直接負荷控制(DLC)提供溫度區間的判據，使得電網能通過提高或者降低電熱水器的溫度上下限，直接控制電熱水器工作狀態的啟停，從而能夠消納電網的過剩功率，達到削峰填谷的效果。

現有的變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法中，始終將加熱功率P_heater視為數值為額定功率的恒定值，使得在加熱過程中消耗的電功率更大，且模型的準確性不夠高，當電網進行調節電熱水器溫度上下限區間時，容易產生較大的誤差，不利于直接負荷控制。此外，當加熱功率P_heater始終為恒定值時，會造成電功率損耗較大，用電費用提高，不利于電網運行的經濟性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法，包括以下步驟：

步驟1、通過Gambit軟件分別對不同的入水口管徑的三通管道進行模型搭建；

步驟2、采用Fluent軟件對不同入水口管徑的模型進行仿真實驗，得到多組入水口管徑與質量流量的數據；

步驟3、將入水口管徑和質量流量的數據進行擬合，得出管徑與質量流量的一次函數關系式；

步驟4、將質量流量用管徑的形式表示出來后，與選定的加熱系數、比熱容以及溫升變化做乘積，得到出水時段和非出水時段的加熱功率表達式；

步驟5、將加熱功率的表達式代入到原溫度模型中，得到變功率儲水式電熱水器的溫度模型。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)將加熱功率P_heater表示為與三通管道管徑D和三通管道水龍頭旋轉角度δ相關的函數，使得加熱功率是變化量而不是恒定值，代入電熱水器溫度模型后，提高了模型的精確性，便于電網采用該模型調節溫度上下限區間，對電熱水器通過進行直接負荷控制，實現電網的削峰填谷；(2)較傳統的恒定加熱功率的電熱水器溫度模型而言，變功率的溫度模型能夠降低加熱過程中消耗的電功率，從而降低用戶的用電成本，且能提高電網運行的經濟性。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1為變功率儲水式電熱水器的溫度模型構建方法流程圖。

圖2為D＝0.2m，δ＝90°時的三通管道的網格模型圖。

圖3為三通管道模型壓強云圖。

圖4為三通管道模型冷、熱入口及混合水出口的質量流量數據圖。

圖5為三通管道熱水入口管徑和質量流量的函數關系圖。

圖6為電熱水器加熱功率隨時間變化趨勢圖。

圖7為電熱水器開關狀態圖。

圖8為電熱水器總用電功率隨時間變化趨勢圖。

圖9為季節性溫度變化曲線圖。

具體實施方式