本發(fā)明涉及供熱成本優(yōu)化，尤其是涉及一種基于氣候補償?shù)娜細饪諝庠礋岜霉岢杀緝?yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、為了滿足住宅、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域的供暖需求，特別是在寒冷季節(jié)或寒冷地區(qū)，供暖是保障人們生活質(zhì)量和生產(chǎn)活動正常進行的重要手段。燃氣空氣源熱泵由于其高效、節(jié)能和環(huán)保的特點，成為現(xiàn)代供熱系統(tǒng)的一種重要選擇。燃氣空氣源熱泵供熱是常見的區(qū)域供熱方式，其原理是利用燃氣鍋爐燃燒天然氣產(chǎn)生熱量，并通過空氣源熱泵從環(huán)境空氣中提取熱量，將兩者結(jié)合起來進行熱交換，以提供高效的供暖和熱水服務(wù)。這種供熱方式利用了燃氣的高效燃燒特性和空氣源熱泵的節(jié)能優(yōu)勢，實現(xiàn)了熱能的最大化利用。

2、相比傳統(tǒng)的供暖設(shè)備，如電熱爐或燃煤鍋爐，燃氣空氣源熱泵系統(tǒng)包括燃氣鍋爐、空氣源熱泵、熱交換器和智能控制系統(tǒng)等多個部分，燃氣和電力成本是主要的開銷，導致供熱成本相應(yīng)增加。同時，空氣源熱泵部分的壓縮機和風機運行需要消耗電力，電力成本的增加也會影響整體運行成本。特別是在電價較高的地區(qū)或用電高峰期，電力成本對供熱成本的影響更加顯著。

3、當前供熱系統(tǒng)中，在換熱站或者小型熱源站里，常用的自控系統(tǒng)的核心功能就是氣候補償功能。氣候補償功能是根據(jù)室外溫度變化自動調(diào)整供水溫度變化，即在氣溫較低時提高供水溫度保證室內(nèi)溫度達標，在氣溫較高時降低供水溫度避免室溫過熱造成浪費。但是，傳統(tǒng)氣候補償功能僅適用于單一燃氣鍋爐、燃煤鍋爐或者電廠余熱等簡易的單能源或區(qū)域性統(tǒng)一供熱，其無法考慮到目標建筑物的種類或性能，即在不同室外溫度條件下，無法有效維持區(qū)域內(nèi)所有建筑物室內(nèi)溫度的舒適性；且無法及時檢測到室外溫度變化，快速地調(diào)節(jié)供熱設(shè)備響應(yīng)，難以有效控制與降低供熱成本。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種基于氣候補償?shù)娜細饪諝庠礋岜霉岢杀緝?yōu)化方法。

2、本發(fā)明提供了一種基于氣候補償?shù)娜細饪諝庠礋岜霉岢杀緝?yōu)化方法，該方法包括以下步驟：

3、s1、采集供熱區(qū)域的室外溫度與供熱區(qū)域內(nèi)建筑物內(nèi)部的室內(nèi)溫度；

4、s2、分析不同室外溫度條件下，建筑物維持指定室內(nèi)溫度的熱負荷量，并結(jié)合供熱管網(wǎng)與建筑物信息，建立建筑物的熱供應(yīng)關(guān)聯(lián)圖表；

5、s3、獲取燃氣空氣源熱泵的機組參數(shù)，建立機組效率模型，并通過氣候預(yù)測模型預(yù)測未來室外溫度，結(jié)合機組效率模型進行模擬仿真；

6、s4、制定氣候補償規(guī)則，匹配在未來室外溫度條件下，各類型建筑物所需維持的目標溫度，并計算建筑物維持目標溫度時所需的供熱量；

7、s5、基于機組效率模型與供熱量，優(yōu)化供應(yīng)任務(wù)，分析供熱區(qū)域內(nèi)的未來燃氣供給量，并通過二次側(cè)調(diào)節(jié)，差異化管理建筑物的供熱量。

8、進一步的，所述分析不同室外溫度條件下，建筑物維持指定室內(nèi)溫度的熱負荷量，并結(jié)合供熱管網(wǎng)與建筑物信息，建立建筑物的熱負荷關(guān)聯(lián)圖表包括以下步驟：

9、s21、設(shè)定供熱區(qū)域內(nèi)建筑物的個體編號，并獲取建筑物的建筑信息；

10、s22、基于建筑物的個體編號以及建筑信息，利用熱負荷公式計算在不同室外溫度時，各個建筑物維持指定室內(nèi)溫度的熱負荷量；

11、s23、獲取供熱管網(wǎng)的布局與運行參數(shù)，以及二次管網(wǎng)與各建筑物之間的管線距離，通過設(shè)定管網(wǎng)的熱損耗系數(shù)，計算傳遞至建筑物的熱損耗量；

12、s24、整合供熱區(qū)域內(nèi)各建筑的熱負荷量，繪制不同室外溫度條件下的熱負荷曲線，并建立包含建筑物的個體編號、建筑信息及熱損耗量的關(guān)聯(lián)圖表，再利用可視化工具進行直觀展示。

13、進一步的，所述建筑信息包括建筑類型、樓層高度、保溫材料、建筑外表面積及建筑傳熱系數(shù)。

14、進一步的，所述獲取燃氣空氣源熱泵的機組參數(shù)，建立機組效率模型，并通過氣候預(yù)測模型預(yù)測未來室外溫度，結(jié)合機組效率模型進行模擬仿真包括以下步驟：

15、s31、獲取燃氣空氣源熱泵的機組參數(shù)；其中，所述機組參數(shù)包括額定功率、制熱能力、工作溫度范圍、輸入功率、輸出熱量及性能系數(shù)；

16、s32、采集燃氣空氣源熱泵的運行數(shù)據(jù)，并利用回歸分析方法，建立輸入功率、輸出功率及室外溫度之間的數(shù)學關(guān)系模型，作為機組效率模型；

17、s33、獲取環(huán)境參數(shù)，基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型與分布式梯度提升模型，構(gòu)建氣候預(yù)測模型，預(yù)測未來調(diào)控周期時的未來室外溫度；

18、s34、將預(yù)測得到的未來室外溫度、機組參數(shù)及機組效率模型，輸入至仿真平臺，模擬燃氣空氣源熱泵在未來調(diào)控周期時的機組效率。

19、進一步的，所述獲取環(huán)境參數(shù)，基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型與分布式梯度提升模型，構(gòu)建氣候預(yù)測模型，預(yù)測未來調(diào)控周期時的未來室外溫度包括以下步驟：

20、s331、設(shè)定調(diào)控周期，獲取供熱區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，并對所述環(huán)境參數(shù)進行清洗與歸一化處理，形成時間序列數(shù)據(jù)，再構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集；

21、s332、將數(shù)據(jù)集劃分為訓練集與測試集，定義時間序列數(shù)據(jù)為輸入變量，預(yù)測室外溫度為輸出變量，構(gòu)建長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型并進行模型訓練；

22、s333、將長短期記憶網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測結(jié)果作為輸入特征，并定義分布式梯度提升模型的核心參數(shù)，優(yōu)化長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測結(jié)果；

23、s334、整合所述長短期記憶網(wǎng)絡(luò)模型與分布式梯度提升模型，作為氣候預(yù)測模型，通過輸入當前調(diào)控周期的環(huán)境參數(shù)，預(yù)測得到下一調(diào)控周期的未來室外溫度。

24、進一步的，所述環(huán)境參數(shù)包括氣象數(shù)據(jù)、溫濕度數(shù)據(jù)、二氧化碳濃度、pm2.5及pm10；所述核心參數(shù)包括任務(wù)類型、葉節(jié)點數(shù)目、樹最大深度、葉節(jié)點的最少樣本數(shù)、訓練模型學習率及迭代次數(shù)。

25、進一步的，所述制定氣候補償規(guī)則，匹配在未來室外溫度條件下，各類型建筑物所需維持的目標溫度，并計算建筑物維持目標溫度時所需的供熱量包括以下步驟：

26、s41、將室外溫度由低至高劃分為多個區(qū)間，每個區(qū)間設(shè)定為一個等級，當處于任意等級時，設(shè)定不同類型建筑物內(nèi)部對應(yīng)的溫度調(diào)控范圍及目標溫度，制定為供熱區(qū)域內(nèi)各類型建筑物的氣候補償規(guī)則；

27、s42、基于氣候補償規(guī)則與預(yù)測得到的未來室外溫度，匹配各類型建筑物在未來調(diào)控周期需要維持的目標溫度；

28、s43、依次計算建筑物在未來室外溫度條件下，各類型建筑物維持目標溫度所需的熱負荷，并結(jié)合建筑物的熱損耗量，計算得到各個建筑物在未來調(diào)控周期時實際需求的供熱量。

29、進一步的，所述基于機組效率模型與供熱量，優(yōu)化供應(yīng)任務(wù)，分析供熱區(qū)域內(nèi)的未來燃氣供給量，并通過二次側(cè)調(diào)節(jié)，差異化管理建筑物的供熱量包括以下步驟：

30、s51、整合供熱區(qū)域內(nèi)所有建筑物所需的供熱量，統(tǒng)計總供熱量；

31、s52、設(shè)定燃氣空氣源泵完成總供熱量的供應(yīng)任務(wù)，并基于線性規(guī)劃算法，以最小化燃氣供應(yīng)成本為優(yōu)化目標，建立供應(yīng)目標函數(shù)；

32、s53、獲取供應(yīng)任務(wù)的優(yōu)化結(jié)果，得到燃氣空氣源熱泵在未來調(diào)控周期所需的燃氣供給量，再利用仿真平臺進行模擬仿真及優(yōu)化；

33、s54、基于仿真優(yōu)化后的燃氣供給量，通過配置二次側(cè)設(shè)備，調(diào)節(jié)不同建筑物的供熱水流量，差異化管理到達建筑物的供熱量。

34、進一步的，所述供應(yīng)目標函數(shù)的表達式為：

35、

36、式中，pgas(t)表示未來調(diào)控周期內(nèi)第t個時間段的燃氣供給量；qheat_i(t)表示第t個時間段第i個建筑物的供熱量；qtotal(t)表示第t個時間段的總供熱量；n表示供熱區(qū)域內(nèi)建筑物的總數(shù)量；t表示未來調(diào)控周期的時長；cop(t)表示第t時間段的機組效率。

37、進一步的，所述基于仿真優(yōu)化后的燃氣供給量，通過配置二次側(cè)設(shè)備，調(diào)節(jié)不同建筑物的供熱水流量，差異化管理到達建筑物的供熱量包括以下步驟：

38、s541、按照基于建筑物個體編號建立的關(guān)聯(lián)圖表，標記各建筑物所需的供熱量，并在供熱管網(wǎng)中標記控制各建筑物的二次側(cè)設(shè)備；

39、s542、根據(jù)建筑物在未來調(diào)控周期內(nèi)的供熱量，并結(jié)合供回水溫差，計算二次管網(wǎng)在單位時間段內(nèi)的供熱水流量；

40、s543、根據(jù)計算得到各建筑物所需的供熱水流量，控制二次側(cè)設(shè)備的調(diào)節(jié)參數(shù)，差異化調(diào)節(jié)每個建筑的供熱水流量。

41、本發(fā)明的有益效果為：

42、1、通過利用環(huán)境參數(shù)和氣候預(yù)測模型，動態(tài)調(diào)整供熱系統(tǒng)參數(shù)，優(yōu)化供熱策略，最大化提高與利用機組效率；同時，通過實時優(yōu)化調(diào)節(jié)供熱設(shè)備運行，提升供熱系統(tǒng)的智能化水平；可根據(jù)不同建筑物的熱負荷需求，精確調(diào)節(jié)供熱量，實現(xiàn)差異化管理，避免能源浪費；從而提高供熱系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)速度，最大程度降低了供熱成本，提升了用戶的舒適度。

43、2、通過采集并分析室外和室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，建立熱負荷和機組效率模型，結(jié)合氣候預(yù)測制定氣候補償規(guī)則，優(yōu)化供熱量和燃氣供給量，并通過二次側(cè)調(diào)節(jié)實現(xiàn)差異化管理供熱，能顯著提高供熱系統(tǒng)的整體效率，降低燃氣消耗和供熱成本，確保在不同氣候條件下為各類建筑提供穩(wěn)定、舒適的室內(nèi)溫度，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。