[發明專利]一種供熱系統動態建模方法、模型及調控系統

有效

• 申請號: 202010651856.0
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111829059B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 房方;王鑫;劉亞娟;張效寧;林忠偉;劉吉臻
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: F24D19/10
• 分類號: F24D19/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 巴曉艷

1.一種供熱系統動態建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下步驟：

(1)獲取室外氣象參數、集中供熱系統的拓撲結構以及運行工況測試數據；

(2)采用能量流法建立集中供熱系統中直埋管道、換熱器以及含散熱器熱用戶的動態能量流模型，分別用于描述直埋管道、換熱器以及含散熱器建筑物熱用戶中的熱交換過程；

(3)結合室外氣象參數，將建立的直埋管道、換熱器和含散熱器建筑物熱用戶的能量流模型按照獲取的拓撲結構連接成集中供熱系統的動態能量流模型，進而描述熱量從網側到用戶側的動態傳遞過程；

所述室外氣象參數包括小時數、溫度和太陽輻射強度，所述溫度和太陽輻射強度折算為室外空氣綜合溫度：

其中，T_sa:室外空氣綜合溫度，單位：K；

T_a,out:室外空氣溫度，單位：K；

ρ:圍護結構外表面的輻射吸收系數，小于1；

I:太陽輻射強度，單位：W/m²；

h_a,out:圍護結構與室外空氣的對流換熱系數，單位：W/(m²·K)；

所述步驟(2)中采用能量流法建立集中供熱系統中直埋管道的動態能量流模型建立方法為：通過熱力學第一定律建立直埋管道的傳熱微分方程；

其中，T_d,T_p,T_s:管內流體、管壁和土壤表面溫度，單位：K；

C_d,C_p:管內流體和管壁熱容，單位：KJ/K；

熱容通過C＝mc計算，其中m為物質質量，kg，c為物質比熱容，J/(kg·K)；

G_d:流體熱容量流，單位：KW/K；

熱容量流通過公式G＝v_mc計算，其中v_m為流體的質量流量，單位：kg/s；c為流體的比熱容，J/(kg·K)；

k:流體和管壁間對流換熱系數，單位：KW/(m²·K)；

δ_i(i＝1,2,3):保溫材料、保溫層外殼和土壤厚度，單位：Km；

λ_p,λ_i(i＝1,2,3):管壁、保溫材料、保溫層外殼和土壤導熱系數，單位：KW/(m·K)；

A,A_i(i＝1,2,3):管內流體、管壁、保溫層外殼和土壤相鄰兩層之間熱交換面積，單位：Km²。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中對直埋管道傳熱微分方程進行簡化、積分并結合熱電比擬理論，將溫差比擬為電勢差，換熱量比擬為電流，溫差和換熱量的比值比擬為電阻，熱容比擬為電容，所述直埋管道傳熱微分方程改寫成：

其中，T_d,in(t):管道入口流體溫度，單位：K；

R_d:管內流體和管道壁面的等效傳熱熱阻，單位：K/W，該傳熱熱阻通過計算，其中a_d＝(kA)_d/G_d；

R_s:管道壁面和土壤的等效傳熱熱阻，單位：K/W，該傳熱熱阻通過計算。