[发明专利]一种基于数字孪生模型的楼宇机组供热系统调控方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生模型的楼宇换热机组系统调控方法。楼宇换热机组系统调控方法先针对单元楼栋进行室温、用户阀门和楼宇机组改造，楼宇换热机组应包含动态压差平衡阀；再建立与真实管网结构一致的数字孪生模型，并利用历史运行数据对数字孪生模型进行辨识修正；之后基于历史运行数据和未来的天气数据，建立楼宇负荷预测数据模型，通过楼宇负荷预测数据模型获得各楼宇机组和热用户的预测负荷和流量；同时结合室温对楼宇负荷预测数据模型进行修正；然后再基于所述热网机理模型和预测数据，给出调控策略；最后执行调控策略。实现了按需供热，降低能源产供消成本和排放，更大限度保证用户的用能质量，进一步提高了调控水平和用能水平。

技术领域

本发明涉及供热调控领域，具体涉及基于数字孪生模型的楼宇机组供热系统调控方法。

背景技术

使用楼宇换热机组的集中供热模式是通过在热源厂内产生高温热水并驱动热水送入到各个楼宇换热机组，此时可以把从热源到换热站的部分当作一次侧管网，把楼宇换热机组到各个热用户部分当成二次侧管网，在楼宇换热机组中，一次侧与二次侧进行换热，将热量从一次侧换热到二次侧，二次侧再向二次侧管网内的各个热用户进行供热。

目前楼宇换热机组无法准确预测各个热用户的具体负荷需求，但为了避免由于水力不平衡导致某些热用户过冷的问题，往往采用过量供热的措施，造成了能源浪费、利用效率低的问题，且调控措施存在时滞性大，调节不及时等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字孪生模型的楼宇机组供热系统调控方法，可以解决上述技术问题中的一个或是多个。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案如下：

一种基于数字孪生模型的楼宇机组供热系统调控方法，包括

步骤S1：建立与真实管网结构一致的数字孪生模型；

步骤S2：以楼宇热负荷需求指标为目标，基于历史运行数据和未来的天气数据，建立楼宇负荷预测数据模型；通过楼宇负荷预测数据模型获得各楼宇机组的预测热负荷和流量，以及获得热用户的预测热负荷和流量。并同时结合室温对楼宇负荷预测数据模型进行修正；

步骤S3：基于S2的负荷预测数据模型的预测数据对S1步骤中的数字孪生模型制定调控策略；

步骤S4：对真实管网执行调控策略。

进一步的：步骤S1中的所述真实管网是对现有管网的改造，包括在热用户室内安装室温采集设备、在热用户供热管道入口安装阀门以及在每个单元楼前安装楼宇换热机组，其中所述楼宇换热机组安装有动态压差平衡阀。

进一步的：所述步骤S1中数字孪生模型建立过程如下：利用流体力学和传热学的机理方法，建立数字化平台，该平台中的管网结构均与实际改造后的管网一致，是真实管网的映射模型即数字孪生模型。

流体力学的机理方法包括通过管路直径、阀门位置、蒸汽或是热水的流速等而建立的关系；传热学的机理方法包括通过蒸汽或热水在一定流量下、在管路各位置的变化(增加或减少)。需要根据实际的管网情况进行建立，在此不做展开。

进一步的：利用历史运行数据对数字孪生模型进行辨识修正；所述修正过程如下：

根据得到的各楼宇的热负荷Q和楼宇温度数据T：

B_j＝[Q,T],j＝1,2,……n，n为楼宇数量；

得到各个楼宇换热站的阀门开度α，供水温度t₁、回水温度t₂、供水流量q：

H_j＝[α，t₁，t₂，q],j＝1,2,……n，n为楼宇换热器的数量；