一种基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法技术

本发明专利技术提供一种基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法，包括以下步骤：对显热潜热分层混合相变储能装置进行充放能量实验测试，获取储能装置的储/释能数据和预设条件，针对储能装置，分别建立混合储能控制模型和相变过程模型；对混合储能控制模型和相变过程模型分别进行离散化，得到充放能量过程模型参数和相变过程模型参数；对充放能量过程模型参数和相变过程模型参数进行辨识，得到辨识模型；对辨识模型精度进行验证，若满足精度要求，则输出模型参数，若不满足，则重复进行参数辨识，直到辨识模型精度满足要求；对储能装置再次进行充放能量实验测试，重复进行参数辨识，直到充放能量过程循环到一定次数时结束辨识，获得模型参数库。获得模型参数库。获得模型参数库。

【技术实现步骤摘要】
一种基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法


[0001]本专利技术涉及热储能
，具体涉及一种基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法。

技术介绍

[0002]显热潜热型混合储能具有换热性能好、储能密度高体积小等优点。其中相变储能状态估算是相变储能运用的行业难题，比如通过监测相变储能装置的储能状态预测剩余能量、确定储能和释能还需要的时间，利用相变储能装置健康状态监测预测相变储能材料的剩余使用寿命。储能状态的估算可以采用基于模型的方法，但基于模型的方法对模型预测的精确度和模型参数的依赖性强，因为相变储能是一个非线性时变系统，所以要保证全生命周期模型参数的可靠性一直是行业难题和研究方向。经过多次充放能量后相变材料热物性退化，相变储能使用的动态系统中参数随着温度和老化状态时刻发生改变，固定的参数值已经不能满足需求，而相变材料参数在应用中的实际热物性尚不清楚。并且目前尚缺乏储能装置的健康状态的监测方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法。
[0004]本专利技术提供了一种基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤1，对显热潜热分层混合相变储能装置进行充放能量的实验测试，获取不同传热流体入口温度和流量工况下显热潜热分层混合相变储能装置的储/释能数据和预设条件，针对显热潜热分层混合相变储能装置，分别建立混合储能控制模型和相变过程模型；步骤2，对混合储能控制模型和相变过程模型分别进行离散化，分别得到充放能量过程模型参数和相变过程模型参数；步骤3，对充放能量过程模型参数和相变过程模型参数进行辨识，得到辨识模型；步骤4，对辨识模型精度进行验证，将辨识模型预测的温度前锋位置与实测位置相比较，若吻合度较高，则认为辨识模型满足精度要求，进而输出模型参数，若不满足，则重复执行步骤3～步骤4，直到辨识模型精度满足精度要求；步骤5，对显热潜热分层混合相变储能装置再次进行充放能量的实验测试，重复执行步骤3～步骤4，进行参数辨识，以此反复进行进行充放能量实验测试直到充放能量过程循环到一定次数时结束辨识，获得随着充放能量次数或储能装置使用总时间动态变化的模型参数库。
[0005]在本专利技术提供的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，对混合储能控制模型进行离散化的公式为：
[0006][0007]上式中，k＝1，2，3
…
，为离散模型的时间节点，n为充放能量次数，h(k)为第k时刻节点储能罐入口到传热流体温度前锋的距离，为储能罐入口传热流体质量流量，为储能罐出口传热流体质量流量，T
in
为储能罐入口传热流体温度，T
out
为储能罐出口传热流
体温度，T
HTF
为储能罐内温度前锋的传热流体温度，τ为传热流体动态滞后时间，即入口温度传递到传热流体温度前锋所用的时间，影响因素包括相变弛豫时间τ
p
、流动弛豫时间τ
f
和热弛豫时间τ
t
，θ为储能过程离散模型的待辨识的动态参数，θ＝[a1(n)，b1(n)，
…
，b5(n)]T
。
[0008]在本专利技术提供的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤2中，对相变过程模型进行离散化的公式为：
[0009][0010]上式中，T
ps
为固态相变材料熔化开始时的温度，T
pl
为相变材料熔化结束时的温度，h
p
(k)为第k时刻节点储能罐入口到相变前锋的距离，τ
p
为动态相变时间，影响因素包括相变材料物性和环境温度，θ
p
为相变过程离散模型的待辨识的动态参数，θ
p
＝[c1(n)，d1(n)，
…
，d5(n)]T
。
[0011]在本专利技术提供的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，对充放能量过程模型参数的辨识过程为：步骤3
‑
1，确定输入数据为相变储能装置进出口动态温度和流量、储能罐沿程动态温度分布，得到输出数据为显热储能的温度前锋位置和相变前锋位置，构造输入输出矩阵；步骤3
‑
2，读取储能罐内传热流体的实测数据；步骤3
‑
3，基于实测数据确定不同工况条件下的充放能量的滞后时间τ；步骤3
‑
4，根据传热流体滞后时间τ，分别利用最小二乘法对离散的动态性能模型进行辨识，得到各自的辨识参数θ。
[0012]在本专利技术提供的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤3中，对相变过程模型参数的辨识过程为：步骤3
‑
5，确定输入数据为相变储能装置进出口动态温度和流量、相变材料固相和液相动态温度分布，得到输出数据为相变前锋位置，构造输入输出矩阵；步骤3
‑
6，读取储能罐内相变材料和传热流体的实测数据；步骤3
‑
7，基于实测数据确定不同工况条件下的相变时间τ
p
；步骤3
‑
8，根据相变时间τ
p
，分别利用最小二乘法对离散的动态性能模型进行辨识，得到各自的辨识参数θ
p
。
[0013]在本专利技术提供的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法中，还可以具有这样的特征：其中，θ为动态参数库，动态参数库包括充放能量过程中动态性能的多影响因素，具体包括相变材料物性、相变温度范围以及相变材料与环境之间的换热效率和环境温度，相变材料物性包括导热率、比热容、潜热和质量。
[0014]在本专利技术提供的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法中，还可以具有这样的特征：其中，动态性能包括温度前锋位置、相变前锋位置、瞬时存储/释放能量、相变温度、相变开始和持续时间、动态响应时间、充放能量时间τ、尚需存储/释放的能量以及尚需的储能时间或释能时间。
[0015]在本专利技术提供的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法中，还可以具有这样的特征：其中，动态参数库还包括样本参数库、预设参数规则以及初始参数库，样本参数库还包括目标参数数据，目标参数数据的获取过程为：确定预辨识状态参数数据，参数数据包括当前数据和目标数据，根据当前数据和目标数据，得到预辨识状态参数数据对应的修正系数组，利用修正系数组初始参数库中的初始数据到中间参数数据，最后将中间参数数据中不满足预设参数规则的参数剔除，得到目标参数数据。
[0016]专利技术的作用与效果
[0017]根据本专利技术所涉及的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法，先对
显热潜热分层混合相变储能装置进行充放能量的实验测试，获取不同传热流体入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对显热潜热分层混合相变储能装置进行充放能量的实验测试，获取不同传热流体入口温度和流量工况下显热潜热分层混合相变储能装置的储/释能数据和预设条件，针对所述显热潜热分层混合相变储能装置，分别建立混合储能控制模型和相变过程模型；步骤2，对所述混合储能控制模型和所述相变过程模型分别进行离散化，分别得到充放能量过程模型参数和相变过程模型参数；步骤3，对所述充放能量过程模型参数和所述相变过程模型参数进行辨识，得到辨识模型；步骤4，对所述辨识模型精度进行验证，将辨识模型预测的温度前锋位置与实测位置相比较，若吻合度较高，则认为辨识模型满足精度要求，进而输出模型参数，若不满足，则重复执行步骤3～步骤4，直到所述辨识模型精度满足精度要求；步骤5，对所述显热潜热分层混合相变储能装置再次进行充放能量的实验测试，重复执行步骤3～步骤4，进行参数辨识，以此反复进行进行充放能量实验测试直到充放能量过程循环到一定次数时结束辨识，获得随着充放能量次数或储能装置使用总时间动态变化的模型参数库。2.根据权利要求1所述的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法，其特征在于：其中，步骤2中，对所述混合储能控制模型进行离散化的公式为：上式中，k＝1,2,3
…
,为离散模型的时间节点，n为充放能量次数，h(k)为第k时刻节点储能罐入口到传热流体温度前锋的距离，为储能罐入口传热流体质量流量，为储能罐出口传热流体质量流量，T
in
为储能罐入口传热流体温度，T
out
为储能罐出口传热流体温度，T
HTF
为储能罐内温度前锋的传热流体温度，τ为传热流体动态滞后时间，即入口温度传递到传热流体温度前锋所用的时间，影响因素包括相变弛豫时间τ
p
、流动弛豫时间τ
f
和热弛豫时间τ
t
，θ为储能过程离散模型的待辨识的动态参数，θ＝[a1(n),b1(n),
…
,b5(n)]
T
。3.根据权利要求1所述的基于温度流量数据的分层混合储能模型参数辨识方法，其特征在于：其中，步骤2中，对所述相变过程模型进行离散化的公式为：上式中，T
ps
为固态相变材料熔化开始时的温度，T
pl
为相变材料熔化结束时的温度，h
p
(k)为第k时刻节点储能罐入口到相变前锋的距离，τ
p
为动态相变时间，影响因素包括相变材料物性和环境温度，θ
p
为相变过程离散模型的待辨识的动态参数，θ
p
＝[c1(n),d1(n),

【专利技术属性】
技术研发人员：刘方，余妍，刘帅，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：