【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水蓄能，具体为一种水蓄能装置斜温层的监测方法及系统。
技术介绍
1、随着社会的不断发展，“绿色、节能”成为了当代时代发展的主旋律，为响应节能减排的号召，促进能源转型，以热电厂为热源的集中供热、太阳能供暖和分散式电锅炉等供暖方式逐渐取代了燃煤锅炉。太阳能供热、热电联产和电锅炉在区域供热中的应用，可以有效地减轻环境污染，提高能效。但是热电联产采用“以热定电”的运行方式，限制了电网的调峰能力，造成“热电耦合”的现象发生，难以同时满足热电负荷的需求。
2、水蓄能装置作为一种“热电解耦”方法应用在热电联产机组中，可以根据需求调整供热量，实现热量转移提高机组调峰能力。太阳能供热是利用集热板收集太阳能辐射转化为热能用以供暖的技术，以水作为储热介质，将热水储存在水蓄能装置内，根据供暖需求进行蓄、放热。太阳能供热技术使用清洁能源，具有高效节能的优点。
3、在自然分层水蓄能的水蓄能装置中，介于低温水与高温水之间将产生一个温度变化较大的梯度区，此区域通常称为“斜温层”，其功能就如同一道界线将低温水与高温水隔离，并防止低温水与高温水在垂直方向混合，斜温层的厚薄程度是评价水蓄能装置性能的重要指标，但在大型斜温层水蓄能装置壁面布置数量庞大的温度测点才能准确反映整个储热或放热过程中斜温层的位置和跨度，为达到这一目的需要繁琐的测量系统和高昂的成本。另一方面，仅依靠壁面布置的传感器也无法充分反映大型斜温层水蓄能装置内部的流场及温度场的全局分布。所以使用数字模拟技术对水蓄能装置进行模拟。
4、但在相同的布水器入口条
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水蓄能装置斜温层的监测方法及系统，通过对模拟数据进行修正从而对水蓄能装置内部的流场及温度场的全局分布等多方面的分析，提高分析的准确率。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其步骤包括：
3、采集水蓄能装置中温度传感器测得的温度值，并根据供回水温度对温度传感器测得的温度值进行修正；
4、获取水蓄能装置的基本参数构建几何模型，并对几何模型进行网格划分，构建水蓄能装置三维物理模型；
5、基于连续性方程、能量守恒方程和动量守恒方程构建数学模型，设置模拟参数，并对数学模型进行无关性验证；所述数学模型还包括边界条件设置，所述边界条件包括置供水管的入口方式，出流方式，水蓄能水罐的外壁的边界条件，换热系数等等。
6、基于水蓄能装置三维物理模型和数学模型对水蓄能装置进行水蓄能、释热过程的温度分层进行数字模拟；
7、获取历史模拟数据和历史修正测量数据构建训练集和验证集，基于训练集和验证集利用机器学习学习模拟数据和测量数据之间的规律，进而对测量数据自动消偏并结合流量数据，构建修正模型；
8、基于采集水蓄能装置中温度传感器感测到的温度数据，利用修正模型修正模拟数字中分层温度，并进行温度场的全局分布分析和斜温层分析。
9、其中，所述连续性方程：其中，π表示密度，v表示速度，t表示时间；
10、所述动量守恒方程：其中，p表示压力，τeff表示有效应力张量，g表示重力加速度，ρ表示密度，v表示速度，t表示时间；
11、所述能量守恒方程：其中，p表示压力，τeff表示有效应力张量，g表示重力加速度，ρ表示密度，v表示速度，t表示时间，t表示水的温度，keff表示有效热导率，e表示单位体积内的能量。
12、并在数字模拟模拟开始前，需要对已建立的模型进行无关性验证，找到合适的网格数量和时间步长，以保证模拟结果的精确度以及在较短的时间内完成模拟，同时对实验实例进行验证，确定模拟参数设置的合理性。
13、根据上述技术方案，根据所述供回水温度对所述传感器测得的温度进行修正步骤包括：
14、测量在温度波动范围中若干组不同供回水温度下的测量数据曲线和模拟数据曲线；
15、确定各个供回水温度下测量数据曲线和模拟数据曲线的差值数据；
16、以不同的供回水温度与各个温度传感器对应的差值特征数据构建差值训练集和差值验证集；
17、基于所述差值训练集所述训练集代入长短时记忆算法进行训练，并利用所述和差值验证集对训练得到的模型进行验证后，得到误差波动模型；
18、利用误差波动模型根据供回水温度预测相应的误差，进而对温度传感器测得的温度值进行修正。
19、根据上述技术方案，所述水蓄能装置的基本参数包括温度传感器在实际的水蓄能装置中的布设位置和几何参数；
20、所述水蓄能装置的几何参数包括垂直测温的传感器尺寸；
21、所述水蓄能装置内安装有多个所述温度传感器，多个所述温度传感器在垂直方向上自下而上间隔排布；所述几何参数包括水蓄能装置直径、水蓄能装置高度、水蓄能装置容积、供水管和出水管对称布置在罐顶和罐底及其直径等。
22、根据上述技术方案，所述模拟数据包括温度模拟数据和斜温层厚度模拟数据，所述测量数据包括温度传感器测得的温度数据、根据温度传感器测得的温度数据计算得到的斜温层厚度数据。
23、根据上述技术方案，所述训练集和所述验证集分别是一个n行2列的矩阵，第一列为所述温度测量数据，第二列为所述温度模拟数据，温度测量数据和温度模拟数据是一一对应的。
24、根据上述技术方案，将各个双变量的所述训练集代入长短时记忆算法进行训练，并利用所述验证集对训练得到的模型进行验证后，得到所述修正模型。
25、根据上述技术方案，所述修正模拟数据的步骤包括：
26、将采集水蓄能装置中温度传感器感测得的修正后温度数据输入到修正模型中得到对应的温度修正数据和斜温层厚度修正数据；
27、将模拟数据划分为训练集和验证集，利用长短时记忆算法进行训练，得到模拟预测模型；
28、计算相邻模拟数据所在位置之间的间隔距离，将最距离最短的温度修正数据带入模拟预测模型对邻近的模拟数据进行修正，利用最上(蓄热)/最下(蓄冷)的温度传感器在发生前述温度波动范围对应时间内的累积流量除以容器横截面积来计算修正后的斜温层厚度；
29、计算斜温层厚度修正数据与根据温度传感器测得的温度数据计算得到的斜温层厚度数据的差值，若差值小于等于α，则结束修正，若差值大于α，则将修正后的温度模拟数据带入模拟预测模型对邻近的模拟数据进行修正，并计算修正后的斜温层厚度，直至计算斜温层厚度修正数据与根据温度传感器测得的温度数据计算得到的斜温层厚度数据的差值小于等于α，结束修正。
30、一种水蓄能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，根据所述供回水温度对所述传感器测得的温度进行修正步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，所述水蓄能装置的基本参数包括温度传感器在实际的水蓄能装置中的布设位置和几何参数；
4.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，所述模拟数据包括温度模拟数据和斜温层厚度模拟数据，所述测量数据包括温度传感器测得的温度数据、根据温度传感器测得的温度数据计算得到的斜温层厚度数据。
5.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，所述训练集和所述验证集分别是一个n行2列的矩阵，第一列为所述温度测量数据，第二列为所述温度模拟数据，温度测量数据和温度模拟数据是一一对应的。
6.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，将各个双变量的所述训练集代入长短时记忆算法进行训练，并利用所述验证集对训练得到的模型进行验证后，得到
7.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，所述修正模拟数据的步骤包括：
8.一种水蓄能装置斜温层的监测系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，其步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，根据所述供回水温度对所述传感器测得的温度进行修正步骤包括：
3.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，所述水蓄能装置的基本参数包括温度传感器在实际的水蓄能装置中的布设位置和几何参数；
4.根据权利要求1所述的一种水蓄能装置斜温层的监测方法，其特征在于，所述模拟数据包括温度模拟数据和斜温层厚度模拟数据，所述测量数据包括温度传感器测得的温度数据、根据温度传感器测得的温度数据计算得到的斜温层厚度数据。
【专利技术属性】
技术研发人员：孙宪锋，郭建伟，
申请(专利权)人：吾盛上海能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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