本發(fā)明屬于能源系統(tǒng)建模與控制，更具體地，涉及硬件在環(huán)的綜合能源系統(tǒng)管網(wǎng)、設(shè)備參數(shù)校核方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)能源的需求也在不斷增加，傳統(tǒng)的單一能源供應(yīng)模式已經(jīng)難以滿足需求。其次，單一能源的供應(yīng)存在不穩(wěn)定性和價(jià)格波動(dòng)等問(wèn)題，為了提高能源供應(yīng)的可靠性和穩(wěn)定性，需要通過(guò)多種能源的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的優(yōu)化配置和利用。此外，綜合能源系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以提高能源利用效率，降低能源消耗和排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此，發(fā)展綜合能源系統(tǒng)被認(rèn)為是未來(lái)能源發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，為各個(gè)領(lǐng)域提供了節(jié)能和環(huán)保的解決方案。

2、由于綜合能源系統(tǒng)的上述優(yōu)點(diǎn)，其的發(fā)展已受到包括中國(guó)在內(nèi)世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，替代傳統(tǒng)供能系統(tǒng)，成為主要供能來(lái)源已成為當(dāng)今發(fā)展的主流形式。由于綜合能源系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)多種能源設(shè)備的配合和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的高效運(yùn)行，因此需要進(jìn)行設(shè)備、管道參數(shù)校核，以確保各種設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中能夠正常工作，并且系統(tǒng)可以按照設(shè)計(jì)要求穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，綜合能源系統(tǒng)涉及到多種不同類型的能源設(shè)備，其參數(shù)校核工作比較復(fù)雜，需要進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算和分析，以確保系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，并且具有高效的能源利用率。因此，研究參數(shù)校核是確保綜合能源系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵步驟，也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高效運(yùn)行和能源節(jié)約的重要途徑。

3、論文(dynamic?optimal?energy?flow?in?the?heat?and?electricityintegrated?energy?system)公開(kāi)了一種電熱綜合能源系統(tǒng)模型，但是，該模型精度不足，且未考慮實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中參數(shù)的時(shí)變特性，現(xiàn)實(shí)運(yùn)行場(chǎng)景與模型之間存在巨大差異。論文(leak?detection?of?long-distance?district?heating?pipeline:ahydraulictransient?model-based?approach)公開(kāi)了一種熱力系統(tǒng)參數(shù)校核方法，但是，該方法無(wú)法對(duì)電熱綜合能源系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行校核。目前，尚不存在考慮綜合能源系統(tǒng)及其設(shè)備模型的參數(shù)校核方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供硬件在環(huán)的綜合能源系統(tǒng)管網(wǎng)、設(shè)備參數(shù)校核方法及系統(tǒng)來(lái)提高綜合能源系統(tǒng)模型精度，拉近綜合能源系統(tǒng)理論分析與實(shí)際運(yùn)行的距離，推動(dòng)綜合能源系統(tǒng)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案。

3、本發(fā)明的第一方面提供了一種硬件在環(huán)的綜合能源系統(tǒng)管網(wǎng)、設(shè)備參數(shù)校核方法，包括以下步驟：

4、步驟1，建立基于實(shí)物平臺(tái)的綜合能源系統(tǒng)設(shè)備、管道模型，所述實(shí)物平臺(tái)包括電熱水器、風(fēng)機(jī)盤管和管道網(wǎng)絡(luò)，所述設(shè)備模型包括熱源物理模型、熱負(fù)荷物理模型；

5、步驟2，采集步驟1中硬件實(shí)物平臺(tái)各物理模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

6、步驟3，利用步驟2采集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)備模型和管道模型參數(shù)進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)硬件在環(huán)輔助下物理參數(shù)的在線校核。

7、優(yōu)選地，步驟1中，根據(jù)電熱水器建立熱源物理模型，以如下公式表示，

8、

9、式中：

10、p為加熱器功率；

11、m代表質(zhì)量流量，單位為kg/s；

12、c代表比熱容；

13、m為水箱內(nèi)液體質(zhì)量；

14、t代表溫度；

15、下標(biāo)in代表輸入，out代表輸出。

16、優(yōu)選地，步驟1中，根據(jù)風(fēng)機(jī)盤管建立熱負(fù)荷物理模型，以如下公式表示，

17、

18、qt＝c·m(ts-tr)

19、式中：

20、qt代表風(fēng)機(jī)盤管的功率；

21、m代表質(zhì)量流量，單位為kg/s；

22、t代表溫度；

23、v代表風(fēng)量，單位為m3/s；

24、α/β為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；

25、下標(biāo)si,air,fcu分別代表入口，空氣和風(fēng)機(jī)盤管，下標(biāo)0代表額定值。

26、優(yōu)選地，步驟1中，建立管道模型，具體包括傳熱模型和質(zhì)量、能量守恒方程，

27、傳熱模型方程：

28、

29、式中：

30、t代表溫度，單位為℃；

31、x代表代表空間位置，單位為m；

32、m代表代表質(zhì)量流量，單位/為kg/s；

33、c代表代表比熱容，單位為j/(kg℃)；

34、r代表熱阻，單位為m·k/w；

35、下標(biāo)i,n,j代表節(jié)點(diǎn)，a代表環(huán)境；

36、溫度融合點(diǎn)質(zhì)量守恒方程：

37、

38、式中：

39、和分別表示從節(jié)點(diǎn)i流入節(jié)點(diǎn)n的熱媒流量和從節(jié)點(diǎn)n流出至節(jié)點(diǎn)j的熱媒流量；

40、溫度融合點(diǎn)能量守恒方程：

41、

42、式中：

43、代表第i根管道熱媒流入節(jié)點(diǎn)n的管道末端溫度；

44、代表第j根管道熱媒流出節(jié)點(diǎn)n的管道首端溫度。

45、優(yōu)選地，步驟2中，具體采集運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：

46、對(duì)于熱源，采集熱源處的回水溫度、出水溫度、回水流量和出水流量數(shù)據(jù)；

47、對(duì)于負(fù)荷，采集供水溫度、回水溫度、供水流量和出水流量數(shù)據(jù)；

48、對(duì)于管網(wǎng)，計(jì)及溫度采集裝置的安裝成本，通過(guò)流量守恒，預(yù)估各個(gè)管道的流量。

49、優(yōu)選地，步驟3中，對(duì)電熱水器的模型參數(shù)進(jìn)行校正，需要校核的參數(shù)為電功率和水箱中水的質(zhì)量，在基礎(chǔ)值正負(fù)20％范圍內(nèi)以0.01倍基礎(chǔ)值作為步長(zhǎng)進(jìn)行遍歷檢索，比較計(jì)算輸出量與量測(cè)輸出量，把誤差最小的一組設(shè)置為校核后的參數(shù)。

50、優(yōu)選地，步驟3中，對(duì)風(fēng)機(jī)盤管的模型參數(shù)進(jìn)行校正，需要校核的參數(shù)為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)α以及風(fēng)量影響和額定參數(shù)影響的綜合影響系數(shù)γ，綜合影響系數(shù)γ以如下公式表示，

51、

52、優(yōu)選地，改寫步驟1風(fēng)機(jī)盤管的功率模型為如下形式：

53、y＝αx+c

54、其中：

55、y＝lnq-ln(tsi-tair)

56、c＝lnγ

57、x＝lnmfcu

58、采用最小二乘線性擬合得到最優(yōu)的α和c。

59、優(yōu)選地，步驟3中，對(duì)管道網(wǎng)絡(luò)的模型參數(shù)進(jìn)行校正，需要校核的參數(shù)為管道熱阻，具體包括：

60、使用遺傳算法，將各管道熱阻設(shè)定為參數(shù)，適應(yīng)度函數(shù)為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的計(jì)算溫度與量測(cè)溫度差值最小，輸入熱源處量測(cè)溫度，利用步驟1中的管網(wǎng)模型和各管道熱阻，求出負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的溫度，計(jì)算出適應(yīng)度，找到適應(yīng)度值最低的一組管道熱阻；

61、適應(yīng)度函數(shù)以如下公式表示，

62、

63、n∈load

64、式中：

65、上標(biāo)sim為仿真結(jié)果，real為量測(cè)結(jié)果；

66、t為溫度；

67、n代表節(jié)點(diǎn)，t代表時(shí)間，e代表仿真與量測(cè)的誤差；

68、load為負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的集合。

69、本發(fā)明的第二方面提供了一種硬件在環(huán)的綜合能源系統(tǒng)管網(wǎng)、設(shè)備參數(shù)校核系統(tǒng)，運(yùn)行所述的硬件在環(huán)的綜合能源系統(tǒng)管網(wǎng)、設(shè)備參數(shù)校核方法，包括：

70、實(shí)物平臺(tái)，用于模擬綜合能源系統(tǒng)，作為硬件在環(huán)的硬件環(huán)節(jié)，包括電熱水器、閥門、風(fēng)機(jī)盤管、動(dòng)力循環(huán)泵、管道網(wǎng)絡(luò)和測(cè)量表；

71、plc機(jī)柜，用于采集硬件實(shí)物平臺(tái)各物理模塊的運(yùn)行數(shù)據(jù)；

72、數(shù)據(jù)處理模塊，用于生成設(shè)備模型和管道模型并根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校正計(jì)算；

73、結(jié)果輸出模塊，用于輸出模型物理參數(shù)的校核結(jié)果。

74、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少包括：

75、(1)充分考慮了綜合能源系統(tǒng)中熱源、管道和熱負(fù)荷的運(yùn)行特性、建立了相應(yīng)的物理模型，在所采集實(shí)物數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)處理與模型分析的辦法，對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校正與改進(jìn)，提高綜合能源系統(tǒng)模型精度。

76、(2)考慮了綜合能源系統(tǒng)理論分析與現(xiàn)實(shí)運(yùn)行場(chǎng)景的巨大模型差異，拉近綜合能源系統(tǒng)理論分析與實(shí)際運(yùn)行的距離，推動(dòng)綜合能源系統(tǒng)在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。