【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储热控制，尤其涉及基于负荷预测的相变储能热库的控制方法。
技术介绍
1、随着人们对降低电网峰值负荷的认识不断增强，储能产业得到了迅猛的发展，而作为最终能源消费的主要形式，使得储能技术得到了快速发展。目前的热储能技术主要包括潜热储能、显热储能和化学储能，而潜热储能具有能量密度高、材料成本低等优势，是未来热储能技术发展的重要方向。目前，相变材料作为潜热储能的重要支撑材料，无论是在科研还是在实际应用中都得到了广泛应用。已有的研究主要是从相变材料自身出发，以解决相变过程中的过冷性、相变等问题为出发点。目前国内外关于一体化储热系统的研究还很少。传统的相变储热技术仅能对储热器内部温度进行简单的追踪，而不能对储热器的实时热容进行精确的估计。
2、经检索，申请号cn112665433a的中国专利，公开了一种相变储热系统及其控制方法，其通过采用pid控制和pi控制的双闭环结构，加快整个相变储热装置的温度响应速度，及更具峰谷电价开关锅炉，但是，存在未具体考虑储热量和用户端的匹配问题。
3、目前，针对储热系统一体化控制的研究尚不完善，已有的单一pid控制方法仅适用于储热系统，且仅考虑峰谷时段储热释放，其实际能效提升效果仍不理想。而在极端低温环境下，也就是高负荷状态下，储能热库的热容急剧降低，对用户端的使用体验产生了极大的影响。为了解决这一问题，保障用户端的使用体验，通常需要添加更多的储能热库，并且通过多个储能热库进行分组并联的方式来实现组网，这不仅会增大系统占用空间，还会给系统设备的安装带来一些困难，还会对其设置
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的基于负荷预测的相变储能热库的控制方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，该方法采用任一相变材料作为储能热库的储热载体；
4、该方法包括以下步骤：
5、步骤1：将储能热库系统连接用户端，并与上位机进行交互，获取阴晴、温度信息，得到基于综合平均室外温度的供热热负荷qin1和基于用户端热功率预测的供热热负荷qin2，并计算得到用户端所需的预测供热热负荷总值qin；
6、步骤2：根据步骤1所预测的供热热负荷qin，预先在前一晚的电价谷时对储能热库进行充能，在接下来24小时内每20分钟从数据中心获取一次用户端的热功率信息puser，并计算得到实际供热量qre；
7、步骤3：根据由步骤2所得到的实际供热量qre以及步骤1预测得到的供热热负荷qin，得到负荷比根据负荷比判断返回步骤1修正预测模型参数或者按照预测供热热负荷，将其转化为电功率信号，并发送给锅炉进行工作；
8、步骤4：在运行过程中每20分钟从数据中心获取一次用户端的热功率信息，对预测的供热热负荷进行滚动优化矫正。
9、进一步地，在步骤1中，具体流程为：
10、根据未来5小时，过去24小时以及前25到48小时内的三个时间段的平均温度tout,av,使用三次埃尔米特插值法得到基于综合平均室外温度的供热热负荷qin1与平均室外温度tout,av的函数关系、得到基于用户端热功率预测的供热热负荷qin2；
11、通过对基于综合平均室外温度得到的供热热负荷qin1以及基于用户端热功率预测得到的供热热负荷qin2进行建模,得到供热热负荷qin。
12、进一步地，在步骤1中，平均室外温度tout,av、基于综合平均室外温度的供热热负荷qin1、基于用户端热功率预测得到的供热热负荷qin2和供热热负荷qin的建模具体为：
13、1)对平均室外温度tout,av进行建模：
14、tout,av＝βout,future4tout,future4+βpast,24tpast,24+βpast,25～48tpast,25～48；
15、0≤βout,future4、βpast,24、βpast,25～48≤1；
16、βout,future4+βpast,24+βpast,25～48＝1；
17、式中，tout,av为综合平均室外温度，tout,future4为未来四小时预测的平均室外温度，tpast,24为过去24小时在气象站获取的平均温度，tpast,25～48为过去25-48小时在气象站获取的平均温度，βout,future4、βpast,24以及βpast,25～48为不同时间段对应的权重，通过数据挖掘得到的结果提前设置运行权重；
18、2)基于综合平均室外温度的供热热负荷qin1：
19、
20、式中，qin为基于综合平均室外温度的供热热负荷，也就是在平均室外温度tout,av下，为了达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内供给用户端的热量，tout,av为综合平均室外温度，为是由已获取的外部条件，经三次埃尔米特插值法计算得到的基底；
21、3)基于用户端热功率预测的供热热负荷qin2：
22、通过获取当晚开始供热前24小时的综合气象数据，预测得到第二天用户端的热功率曲线信息，其分段函数、具体参数及基于热功率预测的供热热负荷qin2如下所示：
23、
24、
25、
26、
27、
28、上式中，puser为用户端的热功率信息；pmax是指每日供热开始时以最大功率启动的热功率,pmax为定值；t0-t1为以最大功率启动的时长，及是由前一晚的气象数据分析得到的计算常数；当所需供热量达到预定值时热功率降低进入pmid阶段，pmid段是基于历史气象数据使用最小二乘法建立起的预测模型，kmid及由历史气象数据分析获得；最终热功率进入稳态阶段pst直至结束当天供热，稳态阶段pst是基于历史数据进行三次埃尔米特插值获得的预测模型；qin2为预测的实际供热量，通过对预测得到的热功率进行积分得出；
29、4)供热热负荷qin：
30、通过对基于综合平均室外温度得到的供热热负荷qin1以及基于用户端热功率预测得到的供热热负荷qin2进行综合分析得到的供热热负荷qin如下所示：
31、qin＝0.482536qin1+0.517464qin2；
32、pboiler＝qin/εat；
33、上式中，qin为最终预测的供热热负荷，由基于综合平均室外温度得到的供热热负荷qin1以及基于用户端热功率预测得到的供热热负荷qin2进行加权求和得出；pboiler为为锅炉功率，得出电锅炉的实际功率，按功率折算出消耗电量，εat为系统自放热功率。
34、进一步地，在步骤3中，得到负荷比的方式为：
35、
36、其中，判断负荷比是否约等于1，是则预测成功；
37、负荷比小于1，则引入多能互补(风光)或平电时段进行日间本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，其特征在于，在步骤1中，具体流程为：
3.根据权利要求2所述的基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，其特征在于，在步骤1中，平均室外温度Tout,av、基于综合平均室外温度的供热热负荷Qin1、基于用户端热功率预测得到的供热热负荷Qin2和供热热负荷Qin的建模具体为：
4.根据权利要求3所述的基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，其特征在于，在步骤3中，得到负荷比的方式为：
【技术特征摘要】
1.一种基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，其特征在于，在步骤1中，具体流程为：
3.根据权利要求2所述的基于负荷预测的相变储能热库的控制方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：闭佑国，张延迟，陈一，匡禹，邵广翼，金龙，杨思睿，吴鹏宇，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：
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