[发明专利]一种基于参数库构建的分散式电采暖负荷建模系统及其建模方法

权利要求书

1.一种基于参数库构建的分散式电采暖负荷建模系统，它包括云计算服务单元、综合调度控制单元和数据采集单元，所述数据采集单元与所述云计算服务单元无线信号连接，用于将采集的电压、电流、温度的数据传输到云计算服务单元，所述综合调度控制单元均分别与数据采集单元和云计算服务单元信号连接，用于接收云计算服务单元输出的计算结果，并根据计算结果输出控制信号，控制数据采集单元的温控器；所述数据采集单元的结构是：它包括集中控制器、无线电流电压表、温控器、控制信号编码器和控制信号发射器，所述集中控制器均分别与所述无线电流电压表、所述温控器、云计算服务单元的数据计算部分和所述控制信号发射器无线信号连接，所述控制信号编码器均分别与综合调度控制单元和控制信号发射器信号连接；其特征是：还包括建模方法，具体内容如下：

1)建立电采暖负荷简化二阶时序模型：

其中，t时间；T_in(t)为t时刻室内环境温度；T_out(t)为t时刻室外温度；P(t)为t时刻电采暖功率；C₁等效空气热容；C₂参数墙体等效热容；R参数墙体等效热阻；T₀起始时刻室内温度；k，d，g模型比例系数；

2)测量与采集第Sc时段的电采暖系统运行数据；

①以ΔT为采样周期，测量、存储1,2,…,s…,Sc时段的室内温度T_in-m、室外温度T_out-m、功率P_m的时序数据，每个时段的数据总组数或总时间步长分别为l₁,l₂,…,l_s…,l_Sc，其中，Sc表示当前时段；

所述时段表示电采暖开关状态的时间段，其开关的连续开或连续关为一个时段；

②以ΔT为周期，更新室内温度T_in、室外温度T_out、功率P的时序数据的历史数据库，每组数据量总计

③计算参数墙体等效热阻R

按照公式(2)计算参数墙体等效热阻R如下：

式中：为T_in-ave(s)第s时段平均室内环境温度；T_out-ave(s)第s时段平均室外温度；io(s)为第s时段的电采暖开关状态，0表示关闭，1表示开启；P(s,t)为第s时段t时刻的电采暖功率；n为计算取样总时段数；

3)拟合模型参数；

①利用实测的第1时段的室内温度T_in、室外温度T_out、功率P的时序数据拟合C₁(1)，

C₂(1)，d(1)，g(1)，拟合公式如下：

目标函数：

式中：l为实测温度数据个数；

约束条件：

式中，C₁(1)，C₂(1)分别为第1时段的拟合等效空气热容和参数墙体等效热容，d(1)，g(1)分别为第1时段的拟合模型比例系数；

②利用实测的第Sc时段室内温度T_in、室外温度T_out、功率P的时序数据及历史拟合获得的等效空气热容C₁、参数墙体等效热容C₂、模型比例系数d和g，拟合模型比例系数k，拟合公式为：

目标函数：

式中：l为实测温度数据个数；

约束条件：

式中，C₁(1)，C₂(1)分别为第1时段的拟合等效空气热容和参数墙体等效热容，d(1)，g(1)分别为第1时段的拟合模型比例系数；

③由步骤3)的②获得Sc+1时段的初始等效空气热容C₁、参数墙体等效热容C₂、模型比例系数d、g和k；

4)更新模型参数库；

①根据第S时段的室外温度平均值Tout-average(S)，确定应该更新的数据库的位置；

所述数据库的位置为采集的电采暖的温度区间，用字母I表示，用i表示序号，i＝I；

②更新所在区间I的模型参数库的模型比例系数k*，公式如下：

式中，k*(Sc-1),k*(Sc)分别表示当前第Sc时段未更新的模型比例系数和更新后的模型比例系数；α，β分别表示更新权重系数；

③由步骤4)的②获得在第Sc时段更新的模型参数库的模型比例系数；

5)获得Sc+1时段的模型参数；

根据未来第Sc+1时段的平均室外温度，利用步骤4)获得的更新后的模型参数库的模型比例系数，查找未来第Sc+1时段的模型参数库的模型比例系数参数k；

6)获得Sc+1时段的所述电采暖负荷简化二阶时序模型，见公式(1)。