[发明专利]基于动态水温模拟的热电联供系统智能控制方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于动态水温模拟的热电联供系统智能控制方法及系统，根据散热热损失以及热水使用情况，利用水温模拟对未来下一时间段内水温变化进行动态模拟预测，并根据水温的变化情况得出最优温度设定值和加热时间点。通过调整最优温度设定值和加热时间点的方式减少了非用热期间不必要的热损失，以最低的能源消耗和能源成本满足了相同的热水需求。

技术领域

本发明涉及供热技术领域，具体涉及一种基于动态水温模拟的热电联供系统智能控制装置。

背景技术

气候问题是人类面临的主要问题之一。建筑部门占全球二氧化碳排放量的36％和能源消耗的40％，是主要的能源消费者。生活热水(DHW)系统在建筑领域是一个耗能系统。DHW系统的设计和配置导致在运行期间巨大的热能消耗和低能量效率。对于提高建筑能效，大致分为2个方面:节能措施和最优控制。

然而，除非整个建筑翻新或管道更换，否则现有建筑无法翻新以提高DHW系统的效率。在有循环管道的DHW系统中，存在两种热损失，即由于热能储存的热损失(TES)和与循环回路有关的热损失(循环热损失)。与热损失相比，与TES相关的热损失通常只是DHW系统总能耗的一小部分，其中热损失因燃料类型、储罐尺寸、绝缘和水回路而异。对于循环热损失，现有研究中调查了具有循环回路的集中式DHW系统，发现设计工程师缺乏对实际DHW需求的评估。实际热水消耗量没有达到预期设计值。事实上，实际的热水需求只是其预期设计容量的一小部分，导致大部分产生的热能以热损失的形式消散。研究表明，在带有循环回路的集中式DHW中，高达73％的能量损失。另外的研究中，单户住宅的热损失较低，有再循环回路的研究中热损失约为38％，没有再循环回路的研究中热损失仅为12.5％。能源利用效率低的主要原因是这些建筑的DHW消耗率低。其他研究证实，由于循环回路和低DHW消耗，集中式DHW系统存在大量热损失。还有研究建立了热损失率和循环管道运行时间之间的关系。对于循环水泵的全天运行，热损失量为60％或更多。

现有供热系统主要存在以下问题：能源效率低；运行成本高；碳排放量高。

(1)传统的供热系统能源效率低。由于传统的供热系统排烟(热水)温度比较高，热量流失比较大。其次，热水循环管道在架设的过程中，布局或者节点不合理也会导致热量散失在管道中，热效率较低。最后，加热机组的运行机制不能根据用户行为习惯进行匹配，大多数不用热的时间段设备依旧运行，造成能源浪费。

(2)运行成本高。热损失太大，传统的供热系统生产出的热能被终端用户使用的比例在15％-33％之间，大部分热能浪费在了传输环节，这就加剧了供热系统的运行成本。

(3)碳排放量高。传统的供热系统大多采用锅炉发热，燃料为煤炭，机组启动时需要预热，造成大量无用的碳排放。

发明内容

为此，本发明提供一种基于动态水温模拟的热电联供系统智能控制装置，以解决现有供热系统存在的能源效率低、运行成本高、碳排放量高等的问题，本发明采用的主要策略是让热电联供机组被安排在电价高峰时期，这样在生产热能的同时，可以在电价高峰时期减少向电网进口的电量，节省本地用电成本。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提出了一种基于动态水温模拟的热电联供系统智能控制方法，所述方法包括：

根据无热水使用期间的热水水温变化，结合室外气温计算得到散热系数，并根据热损失计算模型计算散热热损失；

根据散热热损失以及热水使用情况，利用水温模拟对未来下一时间段内水温变化进行动态模拟预测，模拟时通过对所述时间段的初始时刻温度进行不断调整，以使所述时间段的最终时刻温度的预测值达到第一设定阈值，将调整后的初始时刻温度值作为最优温度设定值；