專利名稱：基于熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)挖掘的負(fù)荷預(yù)報方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)挖掘的負(fù)荷預(yù)報方法，屬于暖通領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
已有的熱網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)報方法基本是從電力系統(tǒng)中的負(fù)荷預(yù)報方法中借鑒過 來的，這些預(yù)報方法將熱網(wǎng)的歷史數(shù)據(jù)當(dāng)作合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)辨識然后利用辨識的模型 進(jìn)行負(fù)荷預(yù)報。但是熱網(wǎng)系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的不同之處在于，當(dāng)前的大部分供熱系統(tǒng)熱用戶 并不是按需用熱，而是只能被動地接受供熱。因此熱源向熱用戶供出的熱量并不一定是適 量的，有可能存在供熱過量和供熱不足的情況。而現(xiàn)有的負(fù)荷預(yù)報方法并沒有剔除不合理 數(shù)據(jù)，沒有基于實(shí)時供熱情況進(jìn)行修正，其預(yù)報的結(jié)果不合理、精度差。傳統(tǒng)預(yù)報方法采用 直接辨識得到的供熱模型并不能很好的指導(dǎo)供熱系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有的負(fù)荷預(yù)報方法并沒有剔除不合理數(shù)據(jù)，沒有基于實(shí) 時供熱情況進(jìn)行修正，其預(yù)報的結(jié)果不合理、精度差的問題，提供了一種基于熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù) 挖掘的負(fù)荷預(yù)報方法。本發(fā)明方法根據(jù)熱網(wǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)繪制隨室外溫度變化的實(shí)際供熱量分布圖，并 按以下步驟獲取負(fù)荷預(yù)報曲線，來進(jìn)行負(fù)荷預(yù)報步驟一、獲取N個供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合，所述供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合 包括室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合，室外溫度集合Ttl= [t01,t02, ···，‘，···、,]，實(shí)際供 熱量集合 Q = Iiq1, q2，."，Qi, .··%];步驟二、采用最小二乘法將步驟一獲取的室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合擬合成 一次曲線，第一次擬合后供熱量q'與室外溫度、的關(guān)系為q' = kt0+b,式中，k為第一次擬合曲線的一次項系數(shù)，b為第一次擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)；步驟三、獲取與室外溫度集合Ttl對應(yīng)的第一次擬合后供熱量集合Q' = [Q1 ‘， Q2'，…，Qi'，...％' 1 ；步驟四、獲取相同室外溫度下實(shí)際供熱量與第一次擬合曲線中對應(yīng)的供熱量的偏 差絕對值，進(jìn)而獲取所有室外溫度下的偏差絕對值集合E= [ei，e2，···，&，-eN]步驟五、按從大到小的順序去除偏差絕對值集合中10%的數(shù)據(jù)點(diǎn)，獲取新的數(shù)據(jù) 點(diǎn)集合；步驟六、判斷是否已經(jīng)執(zhí)行步驟一至步驟五大于等于3次，判斷結(jié)果為否，令N = N-IO % N，然后返回執(zhí)行步驟一，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟 七，步驟七、將篩選過的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)采用最小二乘法擬合成一次曲 線，第二次擬合后供熱量qp與室外溫度、的關(guān)系為
qp = At0+B,式中，A為第二次擬合曲線的一次項系數(shù)，B為第二次擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)；步驟八、對步驟七獲取的第二次擬合曲線進(jìn)行兩次修正，獲取負(fù)荷預(yù)報曲線，進(jìn)行 負(fù)荷預(yù)報。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1.剔除了熱網(wǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)中的不合理數(shù)據(jù)，從歷史數(shù)據(jù)中挖掘出供熱負(fù)荷預(yù)報 曲線，經(jīng)過數(shù)據(jù)篩選后得到的負(fù)荷預(yù)報曲線比原來直接擬合得到的曲線更加合理；2.在負(fù)荷預(yù)報曲線中加入基于實(shí)時供熱情況的修正項，讓負(fù)荷預(yù)報曲線能夠適應(yīng) 實(shí)際供熱情況的變化；3.將新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)加入挖掘，滾動更新預(yù)報曲線。負(fù)荷預(yù)測曲線能夠不斷地自我 修正來適應(yīng)實(shí)際供熱情況的變化，得到的負(fù)荷預(yù)測曲線更精準(zhǔn)。


圖1是熱網(wǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)關(guān)于隨室外溫度變化的實(shí)際供熱量分布圖；圖2是室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合的第一次擬合曲線；圖3是實(shí)際供熱量與第一次擬合曲線供熱量的偏差值分布圖；圖4是實(shí)際供熱量與第一次擬合曲線供熱量的偏差絕對值分布圖；圖5是經(jīng)過排序的偏差絕對值并刪除高偏差數(shù)據(jù)點(diǎn)的示意圖；圖6是對圖1所示歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過第一次篩選后的結(jié)果示意圖；圖7是對歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過第二次篩選后的結(jié)果示意圖；圖8是對歷史數(shù)據(jù)經(jīng)過第三次篩選后的結(jié)果示意圖；圖9是室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合的第二次擬合曲線；圖10是熱網(wǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)關(guān)于回水溫度隨室外溫度變化的擬合曲線；圖11是經(jīng)過兩次修正后負(fù)荷預(yù)報曲線與未經(jīng)過篩選的原始數(shù)據(jù)的負(fù)荷預(yù)報曲線 的對比圖；圖12是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖12說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式方法根據(jù)熱 網(wǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)繪制隨室外溫度變化的實(shí)際供熱量分布圖，并按以下步驟獲取負(fù)荷預(yù)報曲 線，來進(jìn)行負(fù)荷預(yù)報步驟一、獲取N個供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合，所述供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合 包括室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合，室外溫度集合Ttl= [t01,t02, ···，‘，···、,]，實(shí)際供 熱量集合 Q = Iiq1, q2，."，Qi, .··%];步驟二、采用最小二乘法將步驟一獲取的室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合擬合成 一次曲線，第一次擬合后供熱量q'與室外溫度、的關(guān)系為q' = kt0+b,式中，k為第一次擬合曲線的一次項系數(shù)，b為第一次擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)；步驟三、獲取與室外溫度集合Ttl對應(yīng)的第一次擬合后供熱量集合Q' = [Q1 ‘，
5Q2'，…，Qi'，...％' 1 ；步驟四、獲取相同室外溫度下實(shí)際供熱量與第一次擬合曲線中對應(yīng)的供熱量的偏 差絕對值，進(jìn)而獲取所有室外溫度下的偏差絕對值集合E= [ei，e2，···，&，-eN]步驟五、按從大到小的順序去除偏差絕對值集合中10%的數(shù)據(jù)點(diǎn)，獲取新的數(shù)據(jù) 點(diǎn)集合；步驟六、判斷是否已經(jīng)執(zhí)行步驟一至步驟五大于等于3次，判斷結(jié)果為否，令N = N-IO % N，然后返回執(zhí)行步驟一，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟 七，即重復(fù)執(zhí)行步驟一至步驟五的篩選過程3次，獲得篩選過的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合然后執(zhí)行步驟 七，步驟七、將篩選過的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)采用最小二乘法擬合成一次曲 線，第二次擬合后供熱量qp與室外溫度、的關(guān)系為qp = At0+B,式中，A為第二次擬合曲線的一次項系數(shù)，B為第二次擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)；步驟八、對步驟七獲取的第二次擬合曲線進(jìn)行兩次修正，獲取負(fù)荷預(yù)報曲線，進(jìn)行 負(fù)荷預(yù)報。首先，整理熱網(wǎng)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，熱網(wǎng)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)包括室外溫度、、供水溫度ts、 回水溫度、、供水流量Gs、回水流量&和供回水壓力等參數(shù)。首先要將供水溫度ts、回水溫 度、和供水流量Gs通過公式(1)整合成一個參數(shù)即供熱量q，然后將每天的供熱工況點(diǎn)表 示在以室外平均溫度為橫軸，以熱源供熱量為縱軸的坐標(biāo)平面上，如圖1所示q = 3. 6 P cGs (ts_tr)(1)其中q——供熱量，MW ；ρ ——水的密度，1000kg/m3 ；c——水的比熱容，4. 2kJ/ (kg · °C )；Gs——供水流量，m3/h ；ts——供水溫度，V ；tr——回水溫度，°C。從圖1中可以看出，數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布范圍很大且很分散，說明這些數(shù)據(jù)點(diǎn)中包含不 合理供熱即超量供熱和供熱不足的數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此下面按照步驟一至步驟五所述過程對圖1 所示的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。根據(jù)《供熱工程》中供熱負(fù)荷的計算公式(2)可知在建筑物固定且室內(nèi)溫度一定 的情況下，熱負(fù)荷的大小只與室外溫度有關(guān)且為一次線性關(guān)系，因此供熱負(fù)荷和室外溫度 的關(guān)系可以用一次直線方程表示。q = KF(tn-t0)(2)其中，K——建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，ff/m2 · °C ；F——維護(hù)結(jié)構(gòu)的面積，m2 ；tn~冬季室內(nèi)計算溫度，°C。執(zhí)行步驟一，獲取N個供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合，所述供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的 集合包括室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合，室外溫度集合Ttl= [t01,t02,…，tM，···、,]，實(shí) 際供熱量集合Q= [Q1, q2，…，Qi,…qN]；室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合為兩個一維數(shù)組。執(zhí)行步驟二，采用最小二乘法將步驟一獲取的室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合擬 合成一次曲線，如圖2所示，第一次擬合后供熱量q'與室外溫度、的關(guān)系為
權(quán)利要求
基于熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)挖掘的負(fù)荷預(yù)報方法，其特征在于，根據(jù)供熱歷史數(shù)據(jù)繪制隨室外溫度變化的實(shí)際供熱量分布圖，并按以下步驟獲取負(fù)荷預(yù)報曲線，來進(jìn)行負(fù)荷預(yù)報步驟一、獲取N個供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合，所述供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合包括室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合，室外溫度集合T0＝[t01，t02，…，t0i，…t0N]，實(shí)際供熱量集合Q＝[q1，q2，…，qi，…qN]；步驟二、采用最小二乘法將步驟一獲取的室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合擬合成一次曲線，第一次擬合后供熱量q′與室外溫度t0的關(guān)系為q′＝kt0+b，式中，k為第一次擬合曲線的一次項系數(shù)，b為第一次擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)；步驟三、獲取與室外溫度集合T0對應(yīng)的第一次擬合后供熱量集合Q′＝[q1′，q2′，…，qi′，…qN′]；步驟四、獲取相同室外溫度下實(shí)際供熱量與第一次擬合曲線中對應(yīng)的供熱量的偏差絕對值，進(jìn)而獲取所有室外溫度下的偏差絕對值集合E＝[e1，e2，…，ei，…eN]步驟五、按從大到小的順序去除偏差絕對值集合中10％的數(shù)據(jù)點(diǎn)，獲取新的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合；步驟六、判斷是否已經(jīng)執(zhí)行步驟一至步驟五大于等于3次，判斷結(jié)果為否，令N＝N 10％N，然后返回執(zhí)行步驟一，判斷結(jié)果為是，執(zhí)行步驟七，步驟七、將篩選過的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)采用最小二乘法擬合成一次曲線，第二次擬合后供熱量qp與室外溫度t0的關(guān)系為qp＝At0+B，式中，A為第二次擬合曲線的一次項系數(shù)，B為第二次擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)；步驟八、對步驟七獲取的第二次擬合曲線進(jìn)行兩次修正，獲取負(fù)荷預(yù)報曲線，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)報。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)挖掘的負(fù)荷預(yù)報方法，其特征在于，步驟 八所述的兩次修正包括根據(jù)供熱面積修正和根據(jù)回水溫度修正，兩次修正的具體過程為首先根據(jù)供熱面積修正負(fù)荷預(yù)報曲線式中，F(xiàn)tl——上一個供暖季的供熱總面積，m2， F1——當(dāng)前供暖季的供熱總面積，m2， 然后根據(jù)回水溫度修正負(fù)荷預(yù)報曲線qP " = (▲。+_-- U式中，ρ——水的密度，1000kg/m3 ；C—水的比熱容，4. 2kJ/(kg · °C )；Gs——供水流量，m3/h ；tr,s——回水溫度設(shè)定值，°C ；tr,i——前一天第i時刻的回水溫度值，°C;—Y. Jri—前一天回水溫度的平均值，°c。 24 ,
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)挖掘的負(fù)荷預(yù)報方法，其特征在于，回水 溫度設(shè)定值、s的獲取方法步驟a、根據(jù)步驟一獲得的室外溫度集合Ttl= [‘，、2，.··，‘，"《tj和供熱歷史數(shù) 據(jù)繪制隨室外溫度變化的回水溫度分布圖；步驟b、獲取N個回水溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合，所述回水溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合包括室外溫度集 合和回水溫度集合，回水溫度集合 ； = [t1;t2，···，、，-tN]；步驟c、采用最小二乘法將步驟一獲取的室外溫度集合和回水溫度集合擬合成一次曲 線，擬合后曲線作為回水溫度設(shè)定值、s，回水溫度設(shè)定值、s與室外溫度、的關(guān)系為 tr,s = mt0+n,式中，m為擬合曲線的一次項系數(shù)，η為擬合曲線的常數(shù)項系數(shù)。
全文摘要
基于熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)挖掘的負(fù)荷預(yù)報方法，屬于暖通領(lǐng)域，本發(fā)明為解決現(xiàn)有負(fù)荷預(yù)報方法并沒有剔除不合理數(shù)據(jù)，沒有基于實(shí)時供熱情況進(jìn)行修正，其預(yù)報的結(jié)果不合理、精度差問題。本發(fā)明方法一、獲取N個供熱工況歷史數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合；二、采用最小二乘法將步驟一獲取的室外溫度集合和實(shí)際供熱量集合擬合成一次曲線；三、獲取與室外溫度集合T0對應(yīng)的第一次擬合后供熱量集合；四、獲取偏差絕對值集合五、按從大到小的順序去除偏差絕對值集合中10％的數(shù)據(jù)點(diǎn)；六，是否執(zhí)行步驟一至步驟五的篩選過程三次，否，返回一，是，執(zhí)行七，七、將篩選過的數(shù)據(jù)點(diǎn)集合中的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)采用最小二乘法擬合成一次曲線；八、兩次修正，獲取負(fù)荷預(yù)報曲線，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)報。
文檔編號G06Q50/00GK101976426SQ20101052156
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月27日
發(fā)明者姜永成, 方修睦, 王素玉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)