一种基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法

摘要

本发明是一种基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法，其特点是：包括电锅炉系统建模、测量与采集Ic时段的电锅炉系统运行数据、模型参数拟合、参数更新、获得Ic+1时段的模型参数、获得Ic+1时段的所述电锅炉系统模型和时移能力评估。其提供了一种更精准的供热电锅炉系统节点温度计算方法，以构建出的供热电锅炉系统的等效模型和实测的时序数据与历史数据为基础，通过对温度数据库的历史数据的辨识和分析，使模型参数更准确，对供热电锅炉负荷时移能力做出更准确的评估。

说明书

技术领域

本发明属于电采暖，是一种基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法。

背景技术

近年来，随着国家构建“清洁低碳，安全高效”的能源体系，电网中的电采暖比重逐年提升。其中，分布式电采暖在电采暖负荷中占有重要比例。目前，我国“煤改电”工作中，蓄热电锅炉供暖发展迅速，为风电消纳做出了巨大贡献。同时对于供电峰谷差逐年加大的情况，由于蓄热式电锅炉的特性，可以有效做到“削峰填谷”，对能源电力系统的安全、经济运行具有重要价值。

在实际工程应用中，现有的供热电锅炉负荷时移能力评估方法中供热电锅炉系统节点温度的计算方法较为粗糙，对供热锅炉负荷时移能力的评估准确度较差，越来越不能满足实际场景需求。同时现有模型也缺乏对温度数据库的历史数据的辨识和分析，模型参数缺乏准确性。

因此，本发明提出了一种基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法，其以构建出的供热电锅炉系统的等效模型和实测的时序数据与历史数据为基础，通过对温度数据库的历史数据的辨识和分析，使模型参数更准确，对供热电锅炉负荷时移能力做出更准确的评估。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种精确的基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法，使模型参数更准确，对供热电锅炉负荷时移能力做出更准确的评估。

本发明解决技术问题采用的方案是：一种基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法，其特征是：包括电锅炉系统建模、测量与采集Ic时段的电锅炉系统运行数据、模型参数拟合、参数更新、获得Ic+1时段的模型参数、获得Ic+1时段的所述电锅炉系统模型和时移能力评估，具体步骤如下：

1)电锅炉系统建模

①水箱温度变化模型

②供热功率求解模型

③楼宇一阶ETP模

式中：P

2)测量与采集Ic时段的电锅炉系统运行数据

定义：时段表示以锅炉泵及热网水泵开关状态计量，两个泵连续开或关的状态组合为一个时段；

以ΔT为采样周期，测量、存储1,2,…,I…,Ic时段的室内温度T

3)模型参数拟合

①拟合水箱热容C

假设1～Ic时段中有a个时段为x＝1、y＝0的蓄热过程，利用1～Ic时段中的实测的蓄热过程中水箱温度数据求解水箱热容C

目标函数：

约束条件：

式中：

②拟合水箱与楼宇之间等效热阻R

假设1～Ic时段中有b个时段为x＝0、y＝1的仅供热过程或x＝1、y＝1的同时蓄供热过程，利用实测的1～Ic时段仅供热或同时蓄供热过程中的数据以及求得的水箱热容C

目标函数：

约束条件：

式中：

③拟合Ic时段楼宇等效热阻R和楼宇等效热容C：

a)利用拟合出的水箱与楼宇之间等效热阻R

b)利用楼宇的一阶ETP模型对室内温度进行拟合，求解出楼宇等效热阻R、等效热容C，

拟合公式见公式(10)和(11)：

目标函数：

约束条件：

式中：

④由步骤①、步骤②和步骤③获得未来Ic+1时段的模型初始参数水箱热容C

4)参数更新

①：根据第Ic时段的水箱温度Ts(i)，确定应该更新的水箱热容C

②更新所在区间n的数据库参数，按公式(12)和(13)计算：

式中：C

③由步骤①和步骤②获得在第Ic时段更新的模型参数库的水箱热容C

5)获得Ic+1时段的模型参数

根据未来第Ic+1时段的水箱温度T

6)获得Ic+1时段的所述电锅炉系统模型；

7)时移能力评估

供热电锅炉负荷时移能力通过可时移时长进行评估，评估流程如下：

①确定水箱温度初始值T

②按公式(15)和(16)计算各时刻蓄热水箱温度

③判断各时刻锅炉泵及热网泵的开关状态x(i)，y(i)；

a)根据水箱温度判断锅炉泵开关状态，见公式(17)：

式中：

b)根据室内温度判断热网泵开关状态，见公式(18)：

式中：

④计算可时移时间h

a)水箱温度越界所需时长h

b)室内温度越界所需时长h

c)可时移时间h，单位h，见公式(21)：

h＝min[h

本发明的有益效果是：其提供了一种更精准的供热电锅炉系统节点温度计算方法，以构建出的供热电锅炉系统的等效模型和实测的时序数据与历史数据为基础，通过对温度数据库的历史数据的辨识和分析，使模型参数更准确，对供热电锅炉负荷时移能力做出更准确的评估。

附图说明

图1为本发明的电锅炉系统等效电路图；

图2为本发明的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1-图2，实施例1,本实施例一种基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法，采集长春德惠某教育局的供热数据，电锅炉蓄热水箱允许的温度范围为35℃～90℃，建筑室内温度允许的温度范围为16℃～20℃。供热电锅炉负荷时移能力分为上调能力和下调能力，进行供热电锅炉负荷上调能力评估时，水箱初始温度为60℃，建筑初始室内温度为20℃，进行电锅炉下调能力评估时，水箱初始温度为78℃，建筑初始室内温度为16℃，具体步骤如下：

1)电锅炉系统建模

①水箱温度变化模型

②供热功率求解模型

③楼宇一阶ETP模

式中：P

2)测量与采集Ic时段的电锅炉系统运行数据

定义：时段表示以锅炉泵及热网水泵开关状态计量，两个泵连续开或关的状态组合为一个时段；

以ΔT为采样周期，测量、存储1,2,…,I…,Ic时段的室内温度T

3)模型参数拟合

①拟合水箱热容C

假设1～Ic时段中有a个时段为x＝1、y＝0的蓄热过程，利用1～Ic时段中的实测的蓄热过程中水箱温度数据求解水箱热容C

目标函数：

约束条件：

式中：

②拟合水箱与楼宇之间等效热阻R

假设1～Ic时段中有b个时段为x＝0、y＝1的仅供热过程或x＝1、y＝1的同时蓄供热过程，利用实测的1～Ic时段仅供热或同时蓄供热过程中的数据以及求得的水箱热容C

目标函数：

约束条件：

式中：

③拟合Ic时段楼宇等效热阻R和楼宇等效热容C：

a)利用拟合出的水箱与楼宇之间等效热阻R

b)利用楼宇的一阶ETP模型对室内温度进行拟合，求解出楼宇等效热阻R、等效热容C，

拟合公式见公式(10)和(11)：

目标函数：

约束条件：

式中：

④由步骤①、步骤②和步骤③获得未来Ic+1时段的模型初始参数水箱热容C

4)参数更新

①：根据第Ic时段的水箱温度Ts(i)，确定应该更新的水箱热容C

表1

②更新所在区间n的数据库参数，按公式(12)和(13)计算：

式中：C

③由步骤①和步骤②获得在第Ic时段更新的模型参数库的水箱热容C

5)获得Ic+1时段的模型参数

根据未来第Ic+1时段的水箱温度T

6)获得Ic+1时段的所述电锅炉系统模型；

7)时移能力评估

供热电锅炉负荷时移能力通过可时移时长进行评估，评估流程如下：

①确定水箱温度初始值T

②按公式(15)和(16)计算各时刻蓄热水箱温度

③判断各时刻锅炉泵及热网泵的开关状态x(i)，y(i)；

a)根据水箱温度判断锅炉泵开关状态，见公式(17)：

式中：

b)根据室内温度判断热网泵开关状态，见公式(18)：

式中：

④计算可时移时间h

a)水箱温度越界所需时长h

b)室内温度越界所需时长h

c)可时移时间h，单位h，见公式(21)：

h＝min[h

将本实施例的基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法与传统的未进行参数更新的供热电锅炉负荷时移能力评估方法进行比较，其供热电锅炉负荷时移能力评估结果对比见表1：

表1供热电锅炉负荷时移能力评估结果

表1中的结果表明，本专利所提供的基于可更新温度运行状态库的供热电锅炉负荷时移能力评估方法能够对供热电锅炉负荷时移能力做出更准确的评估。