末端动态负荷预测在集中供热系统节能控制中的应用研究

发布时间：2020-09-15 07:22

　　随着国内经济的快速发展,人们对生活环境的舒适性要求越来越高。集中供热是我国重要的基础性民生事业,是保证我国北方地区人们冬季生活环境舒适性的重要手段。当前我国能源以及环保形势严峻,利用先进的技术手段与控制策略来保证集中供热系统的高效节能运行是集中供热系统发展的趋势。随着变频调速技术、计量与热网监控网络控制技术的发展,依托这些先进技术,研究建筑集中供热系统节能控制策略,提升集中供热系统运行能效,已经成为供热领域研究和关注的重要内容。本文依托河北石家庄地区某热力公司的热网监控系统与供热管理平台技术,以集中供热二次网系统为研究对象,对换热站与末端设备的运行节能控制策略开展研究:论文分析了集中供热系统的总体结构和运行调节过程,发现当前集中供热换热站系统变流量控制策略以及气候补偿器计算二次供水温度存在局限性,针对当前控制策略是以系统的集中效应为控制依据对整个系统平均供热效果的控制的不足,考虑末端热用户实际用热需求,采用具有动态调节特征的移动多项式最小二乘法,动态预测末端负荷,进而提出了集中供热系统末端设备节能运行策略,提出了换热站循环水泵的调节控制策略,尽可能满足按需供热,降低供热系统二次侧运行能耗。论文针对供热系统的水力失调问题,分析了当前节流平衡阀的工作原理和静态平衡阀与自力式流量平衡阀在变流量系统下的适用性,提出了末端有源调节流量的设想,这种方式可以真正实现全网变频调节,不仅节能,还可有效解决集中供热系统水力失衡的困扰;论文比较了有源式调节方式与节流调节方式的优劣,全网变频调节方式不仅可以改善传统阀门节流调节方式对系统沿程阻力变化的扰动,而且系统经济性指标并未明显上升,是集中供热系统值得期待的运行模式,本研究也设计了末端有源式变频调节系统的结构和相应的系统。论文以末端动态负荷预测为基础,针对目前换热站气候补偿器的局限性,分别提出了集中供热系统换热站和末端设备的变流量节能控制策略,换热站变流量调节时,采用移动多项式最小二乘法动态预测系统负荷,对二网供水温度计算进行修正改进,并考虑工程应用中供热系统的热滞后性,结合末端动态预测负荷和实际检测的供热参数,动态修正二网供水流量,提出换热站二网供水温度和流量的控制策略,以河北石家庄地区某热力公司的实际运行数据为基础,对供热系统应用所提出的控制策略进行实例数据分析,结果显示应用末端动态负荷预测的集中供系统控制策略比传统控制策略循环水泵理论上可以节省输出能耗24.4%左右,可以满足热用户的舒适性要求并降低集中供热系统运行能耗和提高系统运行效率。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU995
【部分图文】：

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第二章传统集中供热系统与运行控制集中供热系统结构与工作原理1 直接供热系统集中供热系统热用户与热源热水网路的连接方式有直接连接和间接连接两种连接系统是指热用户通过一次热网直接与热源连接，由热源处输出热水通过一接供给热用户用热，这种连接方式结构简单，应用的条件是管网的设计供水温等于《暖通设计规范》规定的散热器系统的最高热媒温度，但由于各种原因热失水率较大造成热源补水量过大超过规范值，且该系统的热源与热用户同属于系统，管网水力工况（流量、压力状态）与热力工况与热用户的供热状态相互了供热系统的经济性、供热效果和调节能力，因此不适合大规模集中供热，目围较小，仅应用于小型的低温水供热系统。

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末端动态负荷预测在集中供热系统节能控制的应用研究大的供热系统大多采用此种方式进行供热。基本设备包括水-水换热器、一次网二次泵（分布泵）、二次侧循环水泵和补水泵、补水箱、软化水设备等，仪表如温度传感器、压力传感器、流量计以及调节阀等。下图为供热系统换热站的结构示意图。

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图 2-4.气候补偿器原理示意图Figure 2-4. Schematic diagram of the climate compensator图 2-5.某气候补偿器内置的供水温度调节曲线Figure 2-5. Water supply temperature adjustment curve built into a climate compensator气候补偿器因其应用简单且易于实现根据室外温度变化的二次供水温度修正调

【参考文献】