[发明专利]一种供热系统动态建模方法、模型及调控系统

权利要求书

1.一种供热系统动态建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下步骤：

(1)获取室外气象参数、集中供热系统的拓扑结构以及运行工况测试数据；

(2)采用能量流法建立集中供热系统中直埋管道、换热器以及含散热器热用户的动态能量流模型，分别用于描述直埋管道、换热器以及含散热器建筑物热用户中的热交换过程；

(3)结合室外气象参数，将建立的直埋管道、换热器和含散热器建筑物热用户的能量流模型按照获取的拓扑结构连接成集中供热系统的动态能量流模型，进而描述热量从网侧到用户侧的动态传递过程；

所述室外气象参数包括小时数、温度和太阳辐射强度，所述温度和太阳辐射强度折算为室外空气综合温度：

其中，T_sa:室外空气综合温度，单位：K；

T_a,out:室外空气温度，单位：K；

ρ:围护结构外表面的辐射吸收系数，小于1；

I:太阳辐射强度，单位：W/m²；

h_a,out:围护结构与室外空气的对流换热系数，单位：W/(m²·K)；

所述步骤(2)中采用能量流法建立集中供热系统中直埋管道的动态能量流模型建立方法为：通过热力学第一定律建立直埋管道的传热微分方程；

其中，T_d,T_p,T_s:管内流体、管壁和土壤表面温度，单位：K；

C_d,C_p:管内流体和管壁热容，单位：KJ/K；

热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，J/(kg·K)；

G_d:流体热容量流，单位：KW/K；

热容量流通过公式G＝v_mc计算，其中v_m为流体的质量流量，单位：kg/s；c为流体的比热容，J/(kg·K)；

k:流体和管壁间对流换热系数，单位：KW/(m²·K)；

δ_i(i＝1,2,3):保温材料、保温层外壳和土壤厚度，单位：Km；

λ_p,λ_i(i＝1,2,3):管壁、保温材料、保温层外壳和土壤导热系数，单位：KW/(m·K)；

A,A_i(i＝1,2,3):管内流体、管壁、保温层外壳和土壤相邻两层之间热交换面积，单位：Km²。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中对直埋管道传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为电势差，换热量比拟为电流，温差和换热量的比值比拟为电阻，热容比拟为电容，所述直埋管道传热微分方程改写成：

其中，T_d,in(t):管道入口流体温度，单位：K；

R_d:管内流体和管道壁面的等效传热热阻，单位：K/W，该传热热阻通过计算，其中a_d＝(kA)_d/G_d；

R_s:管道壁面和土壤的等效传热热阻，单位：K/W，该传热热阻通过计算。