[發明專利]基于動態水溫模擬的熱電聯供系統智能控制方法及裝置

在審

• 申請號: 202211079104.7
• 申請日: 2022-09-05
• 公開（公告）號: CN115421385A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 鄭培鈞;劉鵬;楊山;魯剛;劉春光;劉懿瑩;王曉晨;張鵬飛;劉哲
• 申請（專利權）人: 華北電力大學揚中智能電氣研究中心;國網能源研究院有限公司;國網上海市電力公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京華清迪源知識產權代理有限公司 11577
• 代理人: 陳晨

本發明公開了一種基于動態水溫模擬的熱電聯供系統智能控制方法及系統，根據散熱熱損失以及熱水使用情況，利用水溫模擬對未來下一時間段內水溫變化進行動態模擬預測，并根據水溫的變化情況得出最優溫度設定值和加熱時間點。通過調整最優溫度設定值和加熱時間點的方式減少了非用熱期間不必要的熱損失，以最低的能源消耗和能源成本滿足了相同的熱水需求。

技術領域

本發明涉及供熱技術領域，具體涉及一種基于動態水溫模擬的熱電聯供系統智能控制裝置。

背景技術

氣候問題是人類面臨的主要問題之一。建筑部門占全球二氧化碳排放量的36％和能源消耗的40％，是主要的能源消費者。生活熱水(DHW)系統在建筑領域是一個耗能系統。DHW系統的設計和配置導致在運行期間巨大的熱能消耗和低能量效率。對于提高建筑能效，大致分為2個方面:節能措施和最優控制。

然而，除非整個建筑翻新或管道更換，否則現有建筑無法翻新以提高DHW系統的效率。在有循環管道的DHW系統中，存在兩種熱損失，即由于熱能儲存的熱損失(TES)和與循環回路有關的熱損失(循環熱損失)。與熱損失相比，與TES相關的熱損失通常只是DHW系統總能耗的一小部分，其中熱損失因燃料類型、儲罐尺寸、絕緣和水回路而異。對于循環熱損失，現有研究中調查了具有循環回路的集中式DHW系統，發現設計工程師缺乏對實際DHW需求的評估。實際熱水消耗量沒有達到預期設計值。事實上，實際的熱水需求只是其預期設計容量的一小部分，導致大部分產生的熱能以熱損失的形式消散。研究表明，在帶有循環回路的集中式DHW中，高達73％的能量損失。另外的研究中，單戶住宅的熱損失較低，有再循環回路的研究中熱損失約為38％，沒有再循環回路的研究中熱損失僅為12.5％。能源利用效率低的主要原因是這些建筑的DHW消耗率低。其他研究證實，由于循環回路和低DHW消耗，集中式DHW系統存在大量熱損失。還有研究建立了熱損失率和循環管道運行時間之間的關系。對于循環水泵的全天運行，熱損失量為60％或更多。

現有供熱系統主要存在以下問題：能源效率低；運行成本高；碳排放量高。

(1)傳統的供熱系統能源效率低。由于傳統的供熱系統排煙(熱水)溫度比較高，熱量流失比較大。其次，熱水循環管道在架設的過程中，布局或者節點不合理也會導致熱量散失在管道中，熱效率較低。最后，加熱機組的運行機制不能根據用戶行為習慣進行匹配，大多數不用熱的時間段設備依舊運行，造成能源浪費。

(2)運行成本高。熱損失太大，傳統的供熱系統生產出的熱能被終端用戶使用的比例在15％-33％之間，大部分熱能浪費在了傳輸環節，這就加劇了供熱系統的運行成本。

(3)碳排放量高。傳統的供熱系統大多采用鍋爐發熱，燃料為煤炭，機組啟動時需要預熱，造成大量無用的碳排放。

發明內容

為此，本發明提供一種基于動態水溫模擬的熱電聯供系統智能控制裝置，以解決現有供熱系統存在的能源效率低、運行成本高、碳排放量高等的問題，本發明采用的主要策略是讓熱電聯供機組被安排在電價高峰時期，這樣在生產熱能的同時，可以在電價高峰時期減少向電網進口的電量，節省本地用電成本。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

根據本發明實施例的第一方面，提出了一種基于動態水溫模擬的熱電聯供系統智能控制方法，所述方法包括：

根據無熱水使用期間的熱水水溫變化，結合室外氣溫計算得到散熱系數，并根據熱損失計算模型計算散熱熱損失；

根據散熱熱損失以及熱水使用情況，利用水溫模擬對未來下一時間段內水溫變化進行動態模擬預測，模擬時通過對所述時間段的初始時刻溫度進行不斷調整，以使所述時間段的最終時刻溫度的預測值達到第一設定閾值，將調整后的初始時刻溫度值作為最優溫度設定值；