[发明专利]一种供暖系统热负荷分层预测方法、存储介质及预测设备

说明书

本发明公开了一种供暖系统热负荷分层预测方法、存储介质及预测设备，将使用区域供暖系统的高层建筑群进行区域划分为建筑层面、分配管网层面和主管网层面；然后对建筑层面的热负荷基于换热站历史数据和气象数据使用线性模型进行预测，提出衡量误差方法，对分配管网和主管网基于图论和流体动力学三大方程分别建立其对应的物理模型；再将建筑层面的预测结果作为分配管网层面三大方程的狄利克雷边界条件，使用增加了松弛因子的SIMPLE算法对分配管网的质量方程和动量方程求解得到流量，求解得到温度；最后同理将分配管网层面预测结果作为主管网层面三大方程的狄利克雷边界条件，求解得出主管网层面的流量和温度，进而将三个层面的热负荷进行了精确预测。

技术领域

本发明属于建筑热负荷预测技术领域，具体涉及一种供暖系统热负荷分层预测方法、存储介质及预测设备。

背景技术

在高层建筑群的区域供暖系统中，通常在接入市政供热水后会进行一次热交换，而由于在该一次换热站负责的区域内有大量的高层建筑，因此一般在每栋高层建筑下都会设有二次热交换。

目前区域供暖系统中通常所存在的问题之一是供暖温度过高或过低，导致能源的浪费和居住人员对室内环境的不满意度较高，为此提出一种在高层建筑群区域供暖系统中对热负荷进行分层预测的方法从而实现对未来逐时热负荷进行精确预测的目的，这项工作为区域供暖系统的控制与优化奠定了科学的依据和坚实的基础，并且对于后期系统的维护和扩展也有积极的作用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高层建筑区域供暖系统热负荷分层预测方法、存储介质及预测设备，解决现有技术中因负荷数据高维、非线性以及动态原因而不能很精确的提取系统热负荷的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种高层建筑区域供暖系统热负荷分层预测方法，包括以下步骤：

S1、以各个换热站为标志对高层建筑群进行区域划分，以一次换热站、区域内供热管网节点和二次换热站为分界点将系统分为建筑层面、分配管网层面和主管网层面；

S2、确定对热负荷影响大的模型输入变量，根据需求确定模型的输出变量为温度和流量；

S3、将步骤S2所需预测模型定义为矩阵形式的线性模型，根据输入矩阵X对输出矩阵Y进行预测，完成对建筑层面热负荷的预测，并对预测结果进行验证；

S4、使用图论知识和流体动力学三大方程对分配管网和主管网进行物理模型构建；

S5、将步骤S3中预测得到的建筑层面热负荷作为步骤S4中分配管网层面对应的三大方程的狄利克雷边界条件，运用压力耦合方程组的半隐式方法对质量方程和动量方程求解得到流量，再对能量方程求解得到温度，完成对分配管网层面的热负荷预测；

S6、将步骤S5中预测得到的建筑层面热负荷作为步骤S4中主管网层面对应的三大方程的狄利克雷边界条件，运用压力耦合方程组的半隐式方法对质量方程和动量方程求解得到流量，再对能量方程求解得到温度，完成对分配管网层面的热负荷预测。

具体的，步骤S2中，使用相关性分析方法来讨论影响因素与供热负荷之间的关系，将与供热量有关的影响因素作为变量x，将供热量作为变量y，计算各个影响因素与供热量的相关系数r值，用相关系数确定相关性大小，通过计算显著性水平值，当显著性水平值大于或者等于表中对应的数时，关系为显著，反之则为不显著；确定的模型输入变量包括前一天平均温度T_m,d-1；前一天最低温度T_min,d-1；前一天的最高温度T_max,d-1和当天的平均温度T_m,d；被测量的量包括换热站一次侧的流量G；一次侧入口处的水温T₁；一次侧出口处的水温T₂；二次侧入口处的水温T₄；二次侧出口处的水温T₃和环境温度T_env。