区域集中式供暖系统的全局优化控制研究

发布时间：2021-02-04 01:47

　　节能减排是大势所趋,而当前最具节能潜力的就是建筑节能。在中国,集中供暖行业的供热效率低,能耗巨大,其平均建筑面积的能耗最高达到发达国家的3倍,所以节能潜力巨大。因此,需要对集中供热系统进行优化研究,首先针对供热质量差等问题对控制方案进行优化;然后利用峰谷电价差,在系统中添加储能装置,不仅可以充分发挥其节能潜力,而且能够起到削峰填谷的作用。本文首先基于传热学和能量守恒基本原理,建立了区域集中供热系统的数学模型,然后利用最小二乘法进行模型参数的拟合,并利用实验数据进行模型验证。利用热容量质点法建立了电锅炉的数学模型;在合理的假设条件下,建立了储水箱的数学模型;通过对板式换热器内流体的能量进行分析,建立了简化的数学模型;基于现有数据以及对模型的理解,推导出了仅与供回水温度和环境温度相关的二阶惯性加时滞的房屋模型。模型验证的结果表明,建立的系统模型能够很好的跟踪系统动态。然后,基于系统模型设计了基于Smith预测器的双闭环PI控制结构。首先对原有的滞环控制方案的特点进行分析;并且在不考虑时滞环节下,设计了双闭环PI控制结构;其次,对时滞环节进行介绍,并分析时滞环节对于系统稳定性的影响,然后利用... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

中国年供热总量走势图

吉林大学硕士学位论文14VB—————————锅炉体积(m3)Cv——————————水的比热容(J/(kg*℃))kB—————————m3/h与m3/s之间转换系数，kB=1/3600本论文中，并未对锅炉的模型进行参数拟合及验证，因为实验采集数据中并没有锅炉进水流量的信息，也就难以对锅炉的模型进行拟合及验证。而且电锅炉的模型相对简单，电锅炉模型参数的缺失对于系统控制性能并无影响，而对于储能寻优来说，只需要根据能量守恒定律，考虑电锅炉的进出水温度以及进水流量即可。2.2储水箱模型储水箱是一个储存热水的装置。储水箱有四个阀门，两个在顶部，两个在底部。在本课题研究中，储水箱的目的就是在晚上用电低谷，电价较低的时候，利用电锅炉将水进行加热，然后将热水储存在储水箱里，当储水箱中的热量充足的条件下，在用电高峰期的白天就可以不用电锅炉进行加热，而直接利用储水箱的热水来进行供热，以此来降低供热成本。下图2.3所示即为储水箱的模型示意图。图2-3储水箱模型示意图

箱的瞬态过程，主要对储水箱的瞬态过程及相应的瞬态影响进行建模分析，这类模型主要是建立储水箱的流体力学模型，分析其流动特性[43]。 本课题研究中储水箱主要是用户热能的存储，对于储水箱内的瞬态模型并不关注，选用简单的储水箱模型有利于我们对集中供热系统进行分析和研究。所以我们对储水箱建模的时候只建立储水箱的一维稳态模型，因为储水箱的多维复杂模型的使用，必然会添加大量的计算工作，而储水箱的瞬态模型对本文的研究工作帮助并不大，更重要的是一维模型适于研究供热系统对储水箱的存储与释能操作。


本文编号：3017512