基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法技术

本发明专利技术涉及基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法。首先根据热用户特征加权计算热负荷指标，同时利用分段线性公式法绘制确定性热负荷延续时间图；其后基于模糊集理论，量化不确定采暖延续时间；再次，给定热化系数，在α

【技术实现步骤摘要】
基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法


[0001]本专利技术涉及采暖供热量不确定性量化表征和分析领域，具体地说是基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法。

技术介绍

[0002]对于中高纬度地区的居民来说，供热，这一基础社会公共服务在冬季采暖期间会直接影响生活质量和社会服务满意度。我国以煤炭为主的能源结构使得每年采暖期间，利用化石燃料采暖排放了大量温室气体和大气污染物。因此，合理有效量化并预测社区、学校、医院和商业采暖热用户需热量并用于实际生产控制，不但可以减少供给侧能源无端浪费，降低温室气体和大气污染物，而且可以加速达成能源利用降本增效的迫切期望，这也是当今亟待解决的一项技术难题。近些年，已有相关研究从物理机制仿真模拟、数据驱动统计范式的角度进行热源供热量或用户需热量的量化和预测，然而，这些需要大量数据支撑的方法可能会给部分采暖区域，尤其是缺乏历史气象和建筑数据的采暖地区，会带来技术应用上的障碍。另外值得注意的是，不确定性的客观存在将会严重影响各热源承担供热量的精确预测，如供暖延续时间的确定，若忽略不确定性，则会导致采暖需求侧和供给侧热量供需不匹配，甚至引发供热决策失误的风险。由此可知，围绕采暖用户需热量或热源供热量评估预测，对不确定性进行精准表征并纳入到分析框架实现有效量化和控制生产供热量显得尤为重要，也将是未来供热系统研究领域重要技术研发方向。

技术实现思路

[0003]针对现有热源承担的不确定供热量量化表征技术的不足，本专利技术提供一种基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法，旨在解决无法有效表征和量化不确定热源供热量或用户需热量的问题。
[0004]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：
[0005]基于模糊理论的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：根据不同热用户特征加权计算当前辖区的区域采暖设计热负荷；
[0007]步骤2：基于区域采暖设计热负荷，绘制分段线性采暖热负荷
‑
延续时间标准曲线；
[0008]步骤3：基于专家、供热系统运行人员的评价结果，利用模糊集理论的梯形模糊数，计算梯形模糊数对应隶属度α
‑
cut水平分别为1和0时四个顶点供热量值，对采暖延续时间进行不确定量化表征，构建模糊采暖延续时间的模糊隶属度函数；
[0009]步骤4：利用模糊采暖延续时间各顶点值，以及绘制的分段线性采暖热负荷
‑
延续时间标准曲线，通过热负荷对采暖延续时间进行积分以及模糊数计算法则，计算给定热化系数下的各热源模糊供热量顶点值，作为各热源承担的模糊供热量；
[0010]步骤5：基于获得的模糊热用户需热量，计算给定热化系数下对应不同隶属度α
‑
cut截集水平的采暖期主、辅热源区间供热量和
[0011]步骤6：根据主、辅热源区间供热量和控制生产现场生产
热量。
[0012]所述当前辖区的区域采暖设计热负荷Q'
n
计算如下：
[0013][0014]其中，Q'
n
为采暖设计热负荷，MW，i为采暖区内不同子区域，辖区内共I个子区域，j为不同建筑节能类型，j为1表示节能型建筑，j为2表示非节能型建筑，J为2，Po为采暖区人口数量，Ao为采暖区人均居住面积，Rb为不同节能类型建筑面积占辖区内所有住宅建筑面积的比例，Qw为不同节能类型建筑的采暖设计热指标，使用时依实际情况设定。
[0015]采暖热负荷
‑
延续时间标准曲线利用变量间的分段线性函数进行绘制，公式如下：
[0016][0017]其中，相关参数：
[0018][0019]以上各式中，Q
n
为采暖热负荷，MW；t
n
为采暖期室内计算温度，℃；一般取18℃；t'
w
为采暖期室外计算温度，℃，不同城市依据气候气象条件确定，一般采用历年平均不保证五天的日平均温度作为计算标准；t
p
·
j
为采暖期室外平均温度，℃，不同城市依据采暖期历史气温数据确定；N为延续天数，即采暖期内室外气温等于或低于t'
w
的历年平均天数，天；N
zh
为采暖期总天数，天，不同城市依据采暖期历史气温数据确定；b为R
n
的指数值，p.u.；β0为温度修正系数，p.u.；μ为延续天(小时)修正系数，p.u.；R
n
为无因次延续天数，p.u.。
[0020]模糊延时供热天数的隶属度函数μ(N)如下：
[0021][0022]其中，梯形模糊数四个顶点值分别为N
zh
，和N
zh
和为α
‑
cut水平分别为0时对应边界供热量值，和为α
‑
cut水平分别为1时对应边界供热量值。
[0023]所述各热源承担的模糊供热量计算公式如下：
[0024]主热源采暖期供热量Q
na
：
[0025][0026]调峰热源采暖期总供热量Q
nb
：
[0027][0028]其中，γ是热化系数，表示主热源最大采暖供热负荷与系统设计供热总负荷间的比值，p.u.；N
γ
是热化系数γ下的调峰热源投入运行的总延续天数，天，Q
na
和Q
nb
分别为热化系数为γ时的主热源承担供热量和调峰热源承担供热量,GJ。
[0029]在给定热化系数(γ)下，各热源承担的在不同α
‑
cut水平截集下的区间供热量计算如下：
[0030][0031][0032]其中，主热源的梯形模糊供热量四个顶点值和Q
na
，和分别对应α＝0和α＝1时区间端点值，从而形成区间主热源承担供热量调峰热源的梯形模糊供热量四个顶点值和Q
nb
，和分别对应α＝0和α＝1时区间端点值，从而形成区间调峰热源承担供热量
[0033]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0034]1.与传统预测方法相比，本专利技术提供了一种能够有效应对模糊不确定性下采暖期多热源集中供热系统供热量量化表征控制方法。通过α
‑
cut截集的量化手段，该方法可生成不同可能性级别的采暖期可变热化系数下各热源承担供热量区间值。
[0035]2.本专利技术解决了面向不确定延续时间的热源供热量(用户需热量)无法有效量化的问题，同时基于模糊集理论，计算出的热源供热量呈现系统可能性(α
‑
cut值)越高，预测区间越窄，系统可能性(α
‑
cut值)越低，预测区间越宽的特点。
[0036]3.利用本方法生产现场的决策者可以根据实际偏好，选择对应可能性下的区间结果，并在此区间内调整热源的实际供热量。
[0037]4.此外，本方法还可为供热系统管理者提供系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据不同热用户特征加权计算当前辖区的区域采暖设计热负荷；步骤2：基于区域采暖设计热负荷，绘制分段线性采暖热负荷
‑
延续时间标准曲线；步骤3：基于专家、供热系统运行人员的评价结果，利用模糊集理论的梯形模糊数，计算梯形模糊数对应隶属度α
‑
cut水平分别为1和0时四个顶点供热量值，对采暖延续时间进行不确定量化表征，构建模糊采暖延续时间的模糊隶属度函数；步骤4：利用模糊采暖延续时间各顶点值，以及绘制的分段线性采暖热负荷
‑
延续时间标准曲线，通过热负荷对采暖延续时间进行积分以及模糊数计算法则，计算给定热化系数下的各热源模糊供热量顶点值，作为各热源承担的模糊供热量；步骤5：基于获得的模糊热用户需热量，计算给定热化系数下对应不同隶属度α
‑
cut截集水平的采暖期主、辅热源区间供热量和步骤6：根据主、辅热源区间供热量和控制生产现场生产热量。2.根据权利要求1所述的基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法，其特征在于，所述当前辖区的区域采暖设计热负荷Q'
n
计算如下：其中，Q'
n
为采暖设计热负荷，MW，i为采暖区内不同子区域，辖区内共I个子区域，j为不同建筑节能类型，j为1表示节能型建筑，j为2表示非节能型建筑，J为2，Po为采暖区人口数量，Ao为采暖区人均居住面积，Rb为不同节能类型建筑面积占辖区内所有住宅建筑面积的比例，Qw为不同节能类型建筑的采暖设计热指标，使用时依实际情况设定。3.根据权利要求1所述的基于模糊集的不确定采暖期下多热源供热量计算控制方法，其特征在于，采暖热负荷
‑
延续时间标准曲线利用变量间的分段线性函数进行绘制，公式如下：其中，相关参数：以上各式中，Q
n
为采暖热负荷，MW；t
n
为采暖期室内计算温度，℃；一般取18℃；t'
w
为采暖期室外计算温度，℃，不同城市依据气候气象条件确定，一般采用历年平均不保证五天的日平均温度作为计算标准；t

【专利技术属性】
技术研发人员：付殿峥，杨天吉，黄益泽，潘怡君，仝义明，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：