基于负荷预测的区域供暖系统控制模型研究
发布时间：2021-01-20 15:16
随着人民生活水平不断提高,住房需求也相应增长,虽然为城市供暖行业的发展做出了贡献,但也直接增加了能源消耗,尤其是过量供热现象的存在更是导致了大量能源浪费。随着近几年自控技术的发展,对整个区域供暖系统建立可靠的仿真模型用以研究其动态特性,以便进行有效调控,更为精准地匹配供热量与建筑的需热量就显得尤为必要。本文以区域供暖系统集中调节为研究对象,从系统的热力平衡入手,将整个供暖系统分为锅炉、供热管网、建筑围护结构、散热器和室内温度五个部分。首先主要运用热容量质点系法分别建立各个部分对应的动态数学模型,再利用MATLAB/Simulink软件环境搭建几个部分的仿真模块,引入物理模型根据工程的具体情况进行模块间的连接与设置。然后在整个供暖系统仿真模型的基础上分别添加定流量定供水温度、常规根据室外温度调节供水温度和流量、基于负荷预测调节三种不同的调节模块,利用仿真模型辅助研究采用不同控制调节方案运行时室内温度的波动以及冬季设计日、一月份内、整个供暖季三个时段内锅炉和水泵能耗情况。通过运行引入三种不同调节方案的区域供暖系统仿真模型,发现基于负荷预测的供热运行调节方式可将室内温度波动缩小到20±1℃范...
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
供暖系统模型架构图
12之间的关系。由于锅炉运行时候的影响因子众多且相互耦合，通过实验无法准确地获得需要的关系式，因此目前机理分析法成为研究锅炉动态模型最常用的方法，从内容上又可以选择线性方程、非线性方程和传递函数三种仿真方法。供热锅炉的主要任务是把流体加热到设定的温度，在创建锅炉数学模型的时候，设备中的相关参数一般为非线性，并且系统运行过程中也会有较大的扰动，因此在进行锅炉动态模型研究的时候一般采用非线性仿真法。为了求解方便，可以把系统的热传递过程分为几个环节，再使用集总参数法用平均值或出口值代替本环节某方面的特性。本课题研究时以热平衡方程为基础，分别把热网循环回水、锅炉内的热水和对热源的补水等价为三个热容量温度节点来处理设为、、，同时也是锅炉的供水温度，简化模型如图2.2所示：图2.2锅炉简化模型等式依据锅炉内容纳的热水储热量等于通过燃料燃烧供给锅炉的净热量减去加热补给水与热网循环水所需热量而建立，忽略锅炉向外界的散热，可得锅炉的热平衡方程如下：boiler,,()()boilerboilerboilermakeupwboilermakeupwwdwdwboilerrwdTCUQcwGTTcUGTTdt(2.1)boilerfuel,maxfuelboilerQGh(2.2)式中—锅炉的热容量，J/℃；—锅炉/热网供水温度，℃；—控制燃料输入的参数；—锅炉的设计热负荷，W；，—锅炉的额定消耗燃料速率，kg/s；
14图2.3锅炉仿真模块内部结构图2.4锅炉仿真模块将锅炉模块封装为一个子模块，右击打开MaskEditor进行ParametersandDialog的编辑，录入数学模型中需要设置或改变的参数，如果后期需要改变其中的某些参数，双击模块即可打开参数设置对话框进行更改，界面如图2.5所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]热惰性指标对围护结构热稳定性量化作用机制[J]. 赵金玲,李杰,党伟康. 哈尔滨工业大学学报. 2018(10)
[2]基于神经网络的供热负荷预测模型[J]. 李思琦,蒋志坚. 区域供热. 2018(04)
[3]集中供热系统运行能效评价及节能潜力分析[J]. 李静,杨俊红,王朴方,高琳,黄涛,韩奎. 区域供热. 2017(03)
[4]热负荷预测中最有影响力参数测定[J]. 张琦,谢慕君,贾其臣,曹开发. 长春工业大学学报. 2017(02)
[5]建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划[J]. 建筑监督检测与造价. 2017(01)
[6]末端散热器选型对供暖效果影响的模拟研究[J]. 简毅文,刘昭辉,李毅. 建筑科学. 2015(12)
[7]城市集中供热管理常见问题及对策分析[J]. 刘铭. 门窗. 2015(07)
[8]基于供热数据挖掘和负荷预测的适量供热技术[J]. 王素玉,姜永成,方修睦,刘立涛,郑瑞芸. 暖通空调. 2011(07)
[9]智能控制技术在智能建筑空调系统中的应用[J]. 代睿,曹龙汉. 甘肃科技纵横. 2010(06)
[10]集中供热系统适量供热调节技术[J]. 郑瑞芸,姜永成,王昭俊,白秀梅,杨恩泽,王日森. 哈尔滨工业大学学报. 2009(12)
博士论文
[1]供热负荷非线性预报方法研究[D]. 张永明.哈尔滨工业大学 2010
[2]基于神经网络的热力站供热过程预测控制研究[D]. 陈烈.哈尔滨工业大学 2009
[3]建筑节能的理论分析与应用研究[D]. 郁文红.天津大学 2004
硕士论文
[1]房间采暖热惰性及末端控制优化研究[D]. 张志博.长安大学 2019
[2]集中供热系统仿真及多级调节研究[D]. 赵维新.哈尔滨工业大学 2017
[3]质量流量调节与变频调节系统的对比研究[D]. 张航.北京建筑大学 2015
[4]基于Matlab/Simulink的锅炉建模及其动态特性研究[D]. 党自力.华北电力大学 2014
[5]供热管网动态特性及其控制策略研究[D]. 王志亮.青岛理工大学 2012
[6]基于MATLAB/Simulink的供热系统动态特性及控制策略优化分析[D]. 宋凯.哈尔滨工程大学 2012
[7]基于粒子群算法的供热负荷组合预测[D]. 许明子.东北石油大学 2011
[8]既有建筑供热系统测试诊断与最佳运行模式研究[D]. 介鹏飞.北京建筑工程学院 2010
[9]供热管网水力计算模型研究[D]. 秦芳芳.华北电力大学（河北） 2009
[10]一次泵变流量系统机房侧能耗动态模拟及节能研究[D]. 陈涛.湖南科技大学 2008
本文编号：2989279
【文章来源】：中原工学院河南省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
供暖系统模型架构图
12之间的关系。由于锅炉运行时候的影响因子众多且相互耦合，通过实验无法准确地获得需要的关系式，因此目前机理分析法成为研究锅炉动态模型最常用的方法，从内容上又可以选择线性方程、非线性方程和传递函数三种仿真方法。供热锅炉的主要任务是把流体加热到设定的温度，在创建锅炉数学模型的时候，设备中的相关参数一般为非线性，并且系统运行过程中也会有较大的扰动，因此在进行锅炉动态模型研究的时候一般采用非线性仿真法。为了求解方便，可以把系统的热传递过程分为几个环节，再使用集总参数法用平均值或出口值代替本环节某方面的特性。本课题研究时以热平衡方程为基础，分别把热网循环回水、锅炉内的热水和对热源的补水等价为三个热容量温度节点来处理设为、、，同时也是锅炉的供水温度，简化模型如图2.2所示：图2.2锅炉简化模型等式依据锅炉内容纳的热水储热量等于通过燃料燃烧供给锅炉的净热量减去加热补给水与热网循环水所需热量而建立，忽略锅炉向外界的散热，可得锅炉的热平衡方程如下：boiler,,()()boilerboilerboilermakeupwboilermakeupwwdwdwboilerrwdTCUQcwGTTcUGTTdt(2.1)boilerfuel,maxfuelboilerQGh(2.2)式中—锅炉的热容量，J/℃；—锅炉/热网供水温度，℃；—控制燃料输入的参数；—锅炉的设计热负荷，W；，—锅炉的额定消耗燃料速率，kg/s；
14图2.3锅炉仿真模块内部结构图2.4锅炉仿真模块将锅炉模块封装为一个子模块，右击打开MaskEditor进行ParametersandDialog的编辑，录入数学模型中需要设置或改变的参数，如果后期需要改变其中的某些参数，双击模块即可打开参数设置对话框进行更改，界面如图2.5所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]热惰性指标对围护结构热稳定性量化作用机制[J]. 赵金玲,李杰,党伟康. 哈尔滨工业大学学报. 2018(10)
[2]基于神经网络的供热负荷预测模型[J]. 李思琦,蒋志坚. 区域供热. 2018(04)
[3]集中供热系统运行能效评价及节能潜力分析[J]. 李静,杨俊红,王朴方,高琳,黄涛,韩奎. 区域供热. 2017(03)
[4]热负荷预测中最有影响力参数测定[J]. 张琦,谢慕君,贾其臣,曹开发. 长春工业大学学报. 2017(02)
[5]建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划[J]. 建筑监督检测与造价. 2017(01)
[6]末端散热器选型对供暖效果影响的模拟研究[J]. 简毅文,刘昭辉,李毅. 建筑科学. 2015(12)
[7]城市集中供热管理常见问题及对策分析[J]. 刘铭. 门窗. 2015(07)
[8]基于供热数据挖掘和负荷预测的适量供热技术[J]. 王素玉,姜永成,方修睦,刘立涛,郑瑞芸. 暖通空调. 2011(07)
[9]智能控制技术在智能建筑空调系统中的应用[J]. 代睿,曹龙汉. 甘肃科技纵横. 2010(06)
[10]集中供热系统适量供热调节技术[J]. 郑瑞芸,姜永成,王昭俊,白秀梅,杨恩泽,王日森. 哈尔滨工业大学学报. 2009(12)
博士论文
[1]供热负荷非线性预报方法研究[D]. 张永明.哈尔滨工业大学 2010
[2]基于神经网络的热力站供热过程预测控制研究[D]. 陈烈.哈尔滨工业大学 2009
[3]建筑节能的理论分析与应用研究[D]. 郁文红.天津大学 2004
硕士论文
[1]房间采暖热惰性及末端控制优化研究[D]. 张志博.长安大学 2019
[2]集中供热系统仿真及多级调节研究[D]. 赵维新.哈尔滨工业大学 2017
[3]质量流量调节与变频调节系统的对比研究[D]. 张航.北京建筑大学 2015
[4]基于Matlab/Simulink的锅炉建模及其动态特性研究[D]. 党自力.华北电力大学 2014
[5]供热管网动态特性及其控制策略研究[D]. 王志亮.青岛理工大学 2012
[6]基于MATLAB/Simulink的供热系统动态特性及控制策略优化分析[D]. 宋凯.哈尔滨工程大学 2012
[7]基于粒子群算法的供热负荷组合预测[D]. 许明子.东北石油大学 2011
[8]既有建筑供热系统测试诊断与最佳运行模式研究[D]. 介鹏飞.北京建筑工程学院 2010
[9]供热管网水力计算模型研究[D]. 秦芳芳.华北电力大学（河北） 2009
[10]一次泵变流量系统机房侧能耗动态模拟及节能研究[D]. 陈涛.湖南科技大学 2008
本文编号：2989279
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