负荷理论论文(精选5篇)

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所属分类:文学
摘要

陈列冷柜已经在各类超市中已得到认可和普及,内外侧的隔热一般采用风幕。但是风幕对周围空气有较强的卷吸作用;另一方面,冬季陈列框风幕的冷泄漏又形成超市空调系统的一个重要冷负荷。因此,研究陈列柜风幕系统形成的影响因素是设计节能、性能优良的陈列柜…

负荷理论论文(精选5篇)

负荷理论论文范文第1篇

关键词超市陈列柜风幕CFD热负荷分析湿度场

1引言

陈列冷柜已经在各类超市中已得到认可和普及,内外侧的隔热一般采用风幕。但是风幕对周围空气有较强的卷吸作用;另一方面,冬季陈列框风幕的冷泄漏又形成超市空调系统的一个重要冷负荷。因此,研究陈列柜风幕系统形成的影响因素是设计节能、性能优良的陈列柜的关键,也是设计超市空调系统的依据。

国内外对风幕的研究主要集中于温度场和速度场,如DavidStribling仿真了简化的冷柜,将他的误差主要归结于对湿度场的研究[1]。

南加州Edison制冷实验室(SCERTTC)定量测试的典型陈列柜的冷负荷分布情况,提出陈列柜73%的能耗来自风幕的耗

散[2]。

本文采用CFD方法对立式陈列柜的风幕系统进行仿真,以期为陈列柜风幕系统设计提供设计思路。

2CFD模型和边界条件

2.1计算模型

立式陈列柜通常成排放置,其长度方向尺寸远大于高度和深度方向,故可简化为二维模型。卧式陈列柜的结构如图1所示。计算时忽略外部辐射和绝热层的传导换热。回风空气在流道内经过蒸发器,温度、湿度降低后,经过喷射口水平射出,形成卧式陈列柜的风幕。与立式陈列柜相比较,卧式陈列柜的出风速度较低,在浮升力的影响下,风幕有较大的变型。因此本文中紊流模型选用带浮升力项的雷诺应力模型(ReynoldsStressModel)。

湿度场的采用简化的组分平衡方程:

m1表示组分1的质量分数;J1是扩散通量;R1是反应生成率,本案例中为0。我们把水蒸气在陈列柜中生成小液滴的反应,简化为水蒸汽低于当地露点温度就产生小液滴,且在固体壁面不凝结。

图1卧式陈列柜结构示意与实验点分布图

2.2边界条件的处理

1)为使求解过程稳定,所有边界均采用速度为零,绝热的第一类边界条件,外部空间为大空间,温度为27℃,绝对湿度为10g/kg。

2)进风口按实验值设定速度、温度边界条件;回风口边界条件按进风口设定为-10Pa的压力边界条件。进风口的绝对湿度为0.2g/kg,温度为-30℃,送风速度0.6m/s。

3)壁面函数采用Spalding方法处理,该方法比较适合于Pr 1气体。

4)为了加快收敛速度,动量方程采用QUICK算法,压力方程采用标准SIMPLE算法。

2.3实验装置与误差分析

计算所用的陈列柜原型被放在一个独立的房间内进行测试,该房间温度波动小于1℃,湿度波动小于0.2k/kg。温度的测量采用T型热电偶,速度测量采用热球风速仪,湿度的测量采用电阻型高分子湿度传感器,并用TESTO-400型测量仪进行校准。实验过程中,数据采集使用KEITHLEY-2700数据采集仪,测试前将热电偶放在冰水混合物中进行校准。

实验值与计算值比较如图2、3、4所示。结果显示:说明本文建立的模型基本能反应其速度场与温度场的实际分布。

图2测试点温度比较图

图3测试点绝对湿度比较图

图4测试点速度比较图

分析实验值与计算值之间存在的误差,认为主要来源于以下4点:

(1)由于采用直接测量法,测量所采用的湿度传感器和热球风速仪对风幕有一定的干扰作用,因此存在一定误差。

(2)计算模型中仅考虑对流换热的影响,并对模型进行了简化。实际工况下,辐射传热和由风道外侧保温层进入的传导热对温度场也有一定影响。

(3)在数值计算中,湿度场并未完全耦合。尽管在风幕上方的湿度测量结果显示有一层湿空气饱和区,形成的小液滴必定会在重力的影响下对湿度场有一定的作用,但是在CFD计算的每个网格中,仅在扩散方程中处理湿空气,所以会产生一定的误差。

(4)另外,陈列柜外侧存在一定的乱流干扰。所以,实际情况下陈列柜风幕的隔热效果比CFD计算稍差。

3CFD分析

3.1流场分析

CFD计算的优点在于能比较方便地改变边界条件及其参数,分析各参数的影响并对其优化,减少实验试制的次数,以节约研制费用并缩短周期。从风幕的流场图(图5)可以看出风幕按其结构可分为三个不同的区域:

图5陈列柜流函数分布图

第一个区是出口区,由于风口仅仅采用两片薄板作为气流喷射方向的引导。所以出风口的速度分布不理想,主要表现在:1.出风口的横截面没有均匀的速度梯度,导致风幕的脉动速度较强,不利于隔热和隔湿。如果采用塑料孔板整流,风幕的水平方向性会更强,脉动速度较弱,隔热隔湿的效果会更好。

图6陈列柜温度场分布图

第二个区是发展区,在这一区域,风幕在浮升力的作用下有较大的变形,风幕的主流与方向与陈列柜底板板呈45度角。在这一区域,风幕的中心速度进一步降低,它的两侧面受到黏性力的作用,而逐渐耗散。同时在其下方形成一个涡流。当风幕的主流遇到陈列柜底板后,风幕的主流再次改变方向,顺着底板流动,并在其上方形成一个较长的涡流。该涡流的底部与温度较低的风幕接触,顶部与陈列柜上方的热湿空气接触,所以这个涡流循环是陈列柜热湿负荷的主要来源之一。

第三个区是回风区,在该区域,风幕在回风口的抽吸作用下重新汇合。但是其上方有一定的空气涡流,风幕的底部又受到陈列柜壁面的影响,气流的方向不一致,导致风幕的温湿度进一步升高(见图6)。

3.2湿度场分布

从绝对湿度场图(图7)来看,从蒸发器排出冷空气的相对湿度一般为85%,由于送风通道有一定的漏热,使得出风口的相对湿度降低至70%左右。在风幕与环境热湿空气交换的过程中,第一区域上方的绝对湿度与相对湿度最大,极有可能在该处形成小液滴。在回风口附近,温度梯度比绝对温度梯度大,所以应该产生回风口上方的相对湿度回风口下方的相对湿度小的现象。这一现象在实际测量中得到了证实(见表1)。

图7陈列柜绝对湿度分布图

利用CFD计算,陈列柜热负荷的分布如表2所示。在试验工况下陈列柜的主要热负荷来自风幕的显热负荷见图8。

图8陈列柜热负荷分布图

陈列柜温湿参数表表1温度(K)绝对温度(g/kg)

蒸发器出口2430.2

出风口244.980.2

回风隔筛252.980.74

回风通道入口253.350.74

总增量10.350.54

陈列柜的热负荷分布表表2

显热负荷潜热负荷

总热负荷(J/m)488.7

出风口通道(%)16.9-

风幕(%)68.4811.4

回风口通道(%)3.17-

所占比例(%)88.611.4

现在的研究还存在一些问题。首先,如何准确测量风幕的速度场是困扰实论证的一个难题。由于陈列柜的速度场直接影响其温度场与湿度场的分布。用一系列详细的温度场分布图来论证CFD计算的合理性也不失为一种方法。其次,CFD模型还不能精确的计算风幕的各个场分布情况,如何使计算值与测试值相吻合可以从调整紊流模型和避免过多的结构简化入手。最后,蒸发器的结霜与融霜过程对风幕隔热性能有较大的影响,考查风幕的隔热性能还缺少一个比较权威的指标,这些问题还有待进一步的研究。

4总结

本文采用雷诺应力模型建立了超市陈列柜双层风幕的数学模型并进行了实验验证,研究表明风幕的发展可以分为三个不锈钢的区域。本文同时利用CFD方法的灵活性,对风幕的温湿度场进行模拟,分析了风幕各个阶段的热负荷分布,证明了解决风幕变形与耗散是设计高效节能陈列柜的关键。最后,提出了一些有待进一步研究的问题与解决思路。

参考文献

1DavidStribling,Savvas,A.Tassou,DouglasMarriott.Atwo-dimensionalCFDmodelofarefrigerateddisplaycase.ASHRAETrans,1996.

负荷理论论文范文第2篇

在通信电源正常交流供电的可靠性无法满足以及蓄电池容量长时间放电受到影响的两种情况下制定电力通信应急方案。在任何情况下必须保证核心设备供电得到充分保障。应急预案适用于沅陵运维监控中心及远方集控中心市电停电,本方案针对停电导致机房温度变化划分故障等级,对机房负荷重要性进行分类,制定相应应急操作流程,确保机房核心通信设备供电得到充分保障。

2故障等级划分

2.1符合以下条件之一确认为Ⅲ级故障

(1)夏天市电计划停电1小时以内(含1小时),机房温度不高于30℃;(2)冬天市电计划停电2个小时以内(含2小时),机房温度不高于30℃。

2.2符合以下条件之一确认为Ⅱ级故障

(1)夏天市电计划停电2小时以内(含2小时),且无法通过柴油发电机等其他方式恢复供电;(2)冬天市电计划停电3个小时以内(含3小时),且无法通过柴油发电机等其他方式恢复供电;(3)非计划停电1小时以内(含1小时),且无法通过柴油发电机等其他方式恢复供电;(4)机房温度高于30℃不高于35℃。

2.3符合以下条件之一确认为Ⅰ级故障

(1)夏天市电计划停电2小时以上,且无法通过柴油发电机等其他方式恢复供电;(2)冬天市电计划停电3个小时以上,且无法通过柴油发电机等其他方式恢复供电;(3)非计划停电1小时以上,且无法通过柴油发电机等其他方式恢复供电;(4)机房温度高于35℃。

3Ⅰ级故障的应急处理

(1)运维值班人员通知信息中心负责人;(2)运维值班人员通知系统管理员关闭机房二、三级用电负荷设备,通知相关人员关闭远方集控值班室、调度值班室、监控机房、调度机房内非必要的工作站、显示器等用电设备;(3)运维值班人员外网中断及相关业务中断通知;(4)运维值班人员每15分钟巡视一次动环系统,注意机房温度、蓄电池容量等信息并做好记录;(5)如机房温度大于35℃,采用风扇加快机房散热,并使用冰块进行降温;(6)当蓄电池容量低于80%,运维人员电池每15分钟测量一次蓄电池电压,当蓄电池单体电压下降至11.5V时运维人员通知生技部,建议切断调度权。调度权切换后通知电修部关闭相关设备。

4沅陵监控制中心及远方集控中心负载级别定义

用电负荷级别定义:一级为最重要用电负荷,一般情况不允许关停,即不允许间断的电源;二级一般重要用电负荷,在确认暂停不会影响考核指标的情况下可关停的设备,即允许短时间中断用电设备供电的电源;三级为一般用电负荷,在应急情况下可以立即关停的用电设备。其中监控系统、二次防护网的用电设备在正常情况下定为一级最重要用电负荷,在调度权转移至凤滩后,降为二级;水库调度设备正常情况下定为一级用电负荷,在沅陵无人值班的情况下降为二级。

5加强通信机房设备巡视与管理

电力通信机房承载着电力系统通信设备运行的重任,因此需要加强对机房设备的日常巡视,从而保证系统的正常运行。机房设备的日常巡视工作主要包括设备巡视周期、巡视前准备、巡视路线以及巡视记录等,同时,设备日常巡视的完善程度也是电力企业通信机房管理自动化水平的表现。

5.1通信机房设备的巡视

5.1.1机房设备巡视的周期。

机房设备的巡视应根据有关规定增加巡视周期,在早上7时、中午11时、晚上6时和晚上10时进入机房进行设备巡视,并记录巡视情况。这样缩短机房设备巡视时间间隔,有利于及时准确地了解机房设备的运行情况,及时对可能发生的问题进行预防或者解决。

5.1.2机房设备巡视前的准备工作。

进行机房设备的巡视之前需要进行多方面的准备,其中最重要的是巡视人员的安全。首先,巡视人员需要通过《电力安全工作规程》的考试,身体健康,具备工作所需要的电气知识与专业知识,对系统和设备熟悉,具有较多的工作经验,着装规范,才能够进行机房巡视。其次,要针对巡视过程中通常存在的一定危险点,制定相应预防措施,避免设备巡视危险点的发生。

5.1.3机房设备巡视的路线。

对机房设备的巡视路线对于设备的巡视具有十分重要的作用,合理地巡视路线,既能够提高设备巡视的效率,同时也能够保证设备巡视的质量。因此,需要根据机房的实际布局情况,制定最科学合理的机房巡视路线。进入机房时首先检查空调的运行情况,然后查看机房的温度和湿度,最后对机房设备逐个巡视,从而避免漏巡和巡视不到位的情况,提高巡视的效率和质量。

5.1.4机房设备巡视中应遵守事项。

设备巡视前,应对使用的工具进行检查,避免不合格工具的使用。设备巡视的主要工具包括有静电接地工具、数字万用表、应急灯、组合工具箱和清扫工具等。对巡视过程中发现设备异常、缺陷、故障等隐患及机房 六防 环境异常情况进行缺陷登记并具备一定应急处理技能。

5.1.5做好设备的巡视记录。

为确保设备的稳定运行,应通过详细的巡视记录来提高记录本身的适用性与准确性,同时还需要对机房运行环境实施更有效的监控,其中对机房运行环境的监控主要包括机房温度、湿度、内置空调的显示温度以及告警提示等。通过对上述指标的监控以及巡视记录,为以后故障的处理提供一定的参考指导。

5.2加强机房设备的管理

5.2.1加强机房设备温度和湿度的监控。

通常对机房设备的巡视主要是实现对整个机房内的温度和湿度的控制,而各个设备的散热情况存在一定的差异,即使机房的温度和湿度达到标准,也存在部分设备散热不佳的情况,这将严重影响设备的正常运行,甚至对整个机房和电网系统运行造成影响。因此,需要加强对各个设备的温度和湿度的监控,如对设备和机房安装温度和湿度监控单元等,将机房的温度和湿度以及异常情况等参数接入手机系统,从而对设备运行时的温度和湿度及机房异常情况进行实时监控,有助于第一时间及时发现异常和缺陷告警和排除故障,对预防事故的发生,确保设备安全运行有着重要的作用。

5.2.2完善并落实设备巡视、管理制度。

完善的设备巡视制度、考核制度与相关的管理制度才能够促进设备巡视质量的提高,保证设备以及相关工作人员的安全。因此,需要进一步完善各种规章制度,从而提高设备的安全性能,督促设备巡视工作的顺利进行。制度完善后需要切实落到实处,应严格按照制度的规定执行,建立设备巡视考核积分管理制度,保证设备巡视的质量以及效果。

6结语

负荷理论论文范文第3篇

关键词 负荷预测 灰色理论 短期 GM(1,1)

中图分类号:TM 文献标识码:A 文章编号:1009-914x(2014)08-01-01

0 前言

电力负荷预测是电力系统调度、用电、计划、规划等管理部门的重要工作。有效地提高负荷预测结果,有利于计划用电管理,有利于机组检修计划和合理安排电网运行方式,有利于节煤、节油和降低发电成本,有利于制定合理的电源建设计划,有利于提高电力系统的经济效益和社会效益。因此,负荷预测已经成为实现电力系统管理现代化的重要内容之一。

负荷预测的和心问题是预测的技术方法,或者说是预测的数学模型,随着现代科学技术的快速发展,负荷预测技术的研究也在不断深化,各种各样的负荷预测方法不断涌现,从经典的单耗法。弹性系数法、共计分析法,到现在的灰色预测法、专家系统法、模糊数学法以及神经网络法、优先组合法和小波分析法,他们都有各自的研究特点和使用条件,不弄清其模型结构和使用范围而盲目地生搬硬套,可能不会取得理想的预测效果,反而事倍功半。

1 电力系统短期负荷

电力负荷预测中经常按时间期限进行分类,通常分为长期、中期、短期和超短期负荷预测[1]。通常长期负荷预测以年为单位,指10年以上的符合预测;中期负荷预测以年为单位,指5年左右的负荷预测。中长期负荷预测母的在于辅助决定新的发电机组的安装与电网规划、增容和改建。

电力短期负荷预测以月为单位的预测,指一年之内以负荷预测;同样可以以周、天、小时为单位的负荷预测,用来预测未来一个月度、一周、一天的负荷情况,并能够预测未来一天24h中每个时间段的负荷情况[2]。意义在于指导燃料供应的计划;提出运行中的电厂出力预告,提前估计发电机组的出力变化;有助于合理安排机组的启停和检修,在一定程度上提高了经济性,降低选择储备容量。

超短期负荷预测指未来1h、0.5h甚至10min的预测。其意义在于能够应用计算机在线控制电网、按预测发电量合理安排运行方式,进而降低发电成本。

2 基于灰色系统理论的模型的负荷预测方法

2.1 GM(l,l)模型建模机理

灰色模型(GREY MODEL,缩写GM)。灰色建模的思想是用原始数据序列作生成数后建立微分方程。由于系统被噪音污染后,所以原始数据序列呈现出离乱的情况,这种离乱的数列是一种灰色过程,对灰色过程建立模型,称为灰色模型[3]。灰色系统理论其所以能够建立微分方程型的模型,是基于下述概念、观点和方法。

(1)灰色理论将随机变量当作是一定范围内变化的灰色变量,将随机过程当作是在一定范围、一定时区内变化的灰色过程。

(2)灰色理论将无规律的原始数据经生成后,使其变为较有规律的生成数列再建模,所以GM模型实际上是生成数列模型。

(3)灰色理论按开集拓扑定义了数列的时间测度,进而定义了信息浓度,定义了灰导数与灰微分方程。

(4)灰色理论通过灰数的不同生成方式,数据的不同取舍以及参差的GM模型来调整、修正、提高精度。

(5)灰色理论模型基于关联度的概念及关联度收敛原理。

(6)灰色GM模型一般采用三种检验,即参差检验、关联度检验、后验差检验。参差检验是按点检验,关联度检验是建立的模型与指定函数之间近似性的检验,后验差检验是参差分布随机特性的检验。

(7)对于高阶系统建模,灰色理论是通过GM(1,N)模型解决的。

(8)GM模型所得数据必须经过逆生成作还原后才能使用。

2.2 GM(l,1)模型描述及建立

5 结论

1. 通过灰色模式GM(1,1)成功预测出黑龙江电网未来24h的电力负荷情况,并通过matlab绘制出其负荷曲线

2. 在电力系统灰色负荷预测中的应用结果表明,这一方法在提高灰色系统建模精度方面有相当的优越性,预测结果比常规灰色模型有很大的改善。

参考文献

[1] 赵希正.中国电力负荷特性分析与预测.中国电力出版社,2002.

[2] 陈志业,牛东晓,张英怀 等.电网短期负荷预测的研究.中国电机工程学报1995,15(l):30-35.

[3]康重庆等.灰色系统参数估计与不良数据辨识.清华大学学报,Vol.37.No.4:72~75.

负荷理论论文范文第4篇

关键词:内部认知负荷 外部认知负荷 相关认知负荷 教学设计

一、引言

随着经济全球化的发展,会计作为商业语言必然要实现国际化趋势,会计人员不仅要精通国内会计业务、通晓会计基本理论,而且要熟悉国际会计准则、国际会计惯例、国际财务环境,了解世界主要会计模式异同,并且能熟练地应用外语处理会计业务。这就对高等院校会计学专业的双语教学提出了更高的需求,在会计双语教学中,毫无疑问初级会计的双语教学又是基础。初级会计学本身涉及了会计领域里的很多基础知识,如会计基础、会计原则、会计信息使用者等,初级会计学教学面临的是一些没有会计背景的初学者,而初级会计双语教学面临的不仅是没有会计背景而且是用英语来学习的初学者,因此,初级会计双语课程的教学设计研究很关键,要尽可能考虑初学者的特点,提高初学者的学习效率。认知负荷理论是近年来发展的一种教学心理学,为达到初级会计双语教学的目标提供了可能。

二、认知负荷理论概述

澳大利亚心理学家J.Sweller以图式理论和资源有限理论为基础提出了“认知负荷理论”(Cognitive Load Theory,简称CLT)。该理论假设人类的认知结构包括工作记忆和长期记忆,工作记忆是信息加工的场所主要处理通过视觉和听觉渠道获得的信息以及从长期记忆中调用的信息,使人们能够有逻辑地思考问题和解决问题,工作记忆的容量是有限的,当人们在处理新的材料信息时都是通过工作记忆将信息进行编码以图式的形式存储在长期记忆中,如果所处理的信息超过其认知资源的总量,就会出现认知负载进而影响其效率。长期记忆是信息储存场所,无论多么复杂的信息都是以结构化的形式即图式存储在长期记忆中,当图式经过多次加工可以达到无意识和自动化的处理时耗用的认知资源就非常少。因此促进图示的建构和加工的自动化是降低认知负荷的最主要方式。

一般而言,根据认知负荷的来源将认知负荷分为以下三类:第一类内部认知负荷,它首先受到所要学习材料的基本特征及复杂程度影响,由于所学材料信息最终都要以图式的形式存储在大脑中,内部认知负荷是一种必要的有价值的负荷。然而很重要的一点就是内部认知负荷的大小会受到前续知识的掌握程度影响,如同样的材料信息对于前续知识掌握较好的学生来说认知负荷就比较小,但对于前续知识掌握较差的学生来说认知负荷就会比较大。第二类外部认知负荷,是一种不必要的认知负荷,它会增加工作记忆的负荷。主要来源于材料信息的表现方式和教学设计,通常情况下与教学内容的不合理组织和设计有关,不恰当的教学设计会导致学习者增加工作记忆的负荷,阻碍了图式的获得和自动处理,认知负荷理论中的教学设计主要是减少外部认知负荷,提高学习者的学习效率。第三类相关认知负荷,是一种与图式建构及图式自动化过程中学习者的努力程度相关的负荷,这是一种有价值的负荷,在教学中要帮助学生建构丰富的图式提高学习效率。

三、认知负荷理论在初级会计学双语教学实践中的应用

既有研究普遍认为内在认知负荷和相关认知负荷与知识建构直接相关,外在认知负荷与知识的建构无关,认知负荷理论在教学设计中的主要思想是降低学习内容的内在复杂性,减少外部认知负荷,提高相关认知负荷,实现图式的获得与规则的自动化。

(一)运用材料呈现顺序原则,降低内部认知负荷

(二)运用分块原则降低内部认知负荷

(三)应用样例教学降低外部认知负荷

样例就是对问题解答的示例,从样例的详细解答步骤中总结和归纳出隐含的抽象方法来解决问题。通过教学样例的设计可以降低外部负荷来提高学习效率,外部负荷有多种呈现形式,如大篇幅的解释性内容,大段的阐述代替图表。认知负荷理论研究已表明样例辅助教学是减少外部负荷的首要机制,该方式减少了无关的外部认知负荷,增加了认知活动中的工作记忆资源。样例辅助教学比阐述和布置作业能使学习者提供学习效率和深入理解问题。教学样例的设计要注意两点原则:第一,样例要具有代表性;第二,样例的难易程度要适中,因为过于复杂的样例会降低学生的学习兴趣。

对初级会计双语的初学者来说,他们对学习中出现的以问题形式呈现的新知识常采用“手段-目的分析”的方式来处理,好的样例是将解决问题的方法隐藏在其中,学生通过对样例的分析和学习,自行归纳出隐含的方法来解决类似的问题,同时样例教学也会帮助学生对学习内容的自我理解,促进原理知识的获得。如在初级会计双语教学中编制结账会计分录时,教师可以先用T型账户的方式来做结账的流程图,然后详细列示结账的步骤,第一步,结收入类的账户,第二步,结费用类的账户,第三步,结本年利润,第四步,结撤资账户。在第一步结收入类账户时可以详细讲解结销售收入会计分录的编制原理和方法,那么其他的收入类账户的结账过程就可以让学生参考结销售收入的过程和方法来自己解决。同理在费用类账户的结账过程中可以详细解释销售成本的会计分录的编制原理和方法,其他的费用类账户的结账就让学生自己参照样例来解决。学生在参照样例自己解决问题的过程中会掌握各个账户的特征,同时也会逐渐澄清各个账户之间的关系,建构结账分录的编制图式。

负荷理论论文范文第5篇

关键词:热负荷预测;建筑围护;数学模型;环境温度

一、前言

随着我国建筑行业的快速发展,建筑能耗占全国能耗总量的比例也越来越高,预计到2025年底,建筑能耗所占比例将达到三分之一以上。其中,供暖所需能耗是建筑节能中最重要的部分,是同纬度的一些发达国家的2~3倍,因此必须作为建筑节能工作的重点哉构ぷ鳌N了实现供热行业节能减排,城市集中供热慢慢成为北方冬季采暖的主要形式。集中供暖系统是一个非常复杂的多变量控制系统,供热面积大,影响因素多,滞后时间长,强烈的相互关联,严重的非线性特征,因此在供热系统运行调整过程中热用户预测是非常重要的。我国的供热事业在以前没有受到重视,但是现在发展非常迅速,近些年来,国内对供热负荷预报的研究也取得了一些重要成果。朱学莉等【1】提出一种用时间序列法建立 AR-MA 模型(自回归滑动平均模型)的一种新的负荷预测方法来描述供热负荷预测过程;胡文斌等【2】分析了城市供热负荷特征,根据城市供热的负荷的特征,采用灰色系统方法。但这些方法各有利弊。

供热系统热负荷预测是一个非常重要的初步工作,有效地预测方法会使预测更准确,进而合理指导供热,提高供热质量,降低能源浪费。本文研究一种简单、实用、热负荷预测精度高的数学模型为集中供热系统热负荷预测进行理论指导。

二、基于温度变化预测热负荷的技术原理

1、负荷变化对供热影响的研究

季节性热负荷变化主要取决于冬季和夏季两者之间的室外温度的差异,结合所需的楼内恒定的温度。每日热负荷变化取决于居民的热负荷使用情况,一般在早上和下午出现一个高峰期。这里也会产生每日物理热负荷变化,如夜间室外温度通常比白天的热负荷变化气温更低,太阳辐射也减少白天热负荷。

2、热负荷预测技术

热负荷预测技术有很多,重点介绍以下两种:

(1)时间序列预测。实际问题,观测值序列的对象构成大多数预测广义平稳随机序列或可以转化为平稳随机序列。根据这一原理建立和估计实际序列生成一个随机过程模型,并使用它进行负荷预测。缺点是没有考虑负荷变化的情况下,改变只适用于短期预测更均匀的负荷,

(2)灰色预测。灰色系统理论的灰色预测技术,可在数据不多的时候在某个时期内找到发展规律,建立负荷预测模型。基本上是一些已知的序列数据处理通过一定的方法将从分散的状态转向有规律一面,然后使用微分方程拟合的外延预测。此法适用于短期负荷预测,并且是在研究和实践阶段。

三、热负荷的理论计算

1、热负荷预测分析

在一定供热流量及供热压力下,电负荷可在一定范围内进行调整,该负荷调整范围就是供热机组的电负荷调峰范围。

2、数据采集

选择代表性电厂,收集其供热机组设计资料、供热设备状况、工业热负荷和采暖热负荷介质、参数、方式等,同时对其电厂某年度采暖相关数据进行了采集、整理、分析。

3、异常数据的识别和处理

(1)对原始数据进行检验,如数据缺失,确定出空缺数据。

(2)通过实地的调研,确定出哪些热负荷值是异常值。

对异常数据的处理主要有以下三种方法:

a.用前后相邻两日或两时刻的热负荷数据的平均值对异常数据进行补全或修正。

b.根据运行管理人员、科研工作者的经验对异常数据进行补全或修正。

c.使用插值算法对异常数据进行补全或修正。

4、理论计算

当外界环境温度变化时,建筑物的实际散热量为

式中 Q-供暖系统实际散热量; -围护结构实际耗热量(修正耗热量); -冷风渗透(侵入)实际耗热量。

实际供暖量为

式中 K-热网整体换热系数; -热网换热的对数温差;Fs-汽侧传热面积。

当供热稳定后,可认为实际供暖量和实际耗热量达到了动态的平衡,即Q=Qg。由此联立,得到热网整体换热系数K的函数为

该函数中 都已选定;当室外温度一定时, 可查; 也可根据建筑面积、建筑物的标高、建筑的窗墙面积比等数据获得。tn-实际室内温度;tw-实际室外温度

四、建立数学模型和预测结果的验证

1、建立数学模型

热电厂的任务是根据用户的需求,向热、电用户供应适量的热能和电能。热电联产机组负荷优化分配的实质是在全厂热、电负荷需求总量确定的情况下,根据各机组的特性,将负荷合理分配到各个机组,则目标函数为:

式中 Dn -疏水流量;Dc-抽汽流量;hc-饱和焓;hn-疏水焓;Fs-汽侧传热面积;aw-凝结放热系数;ts-汽侧饱和温度;tm-管壁温度;

通过数学模型的计算,我们得到采暖量关于环境温度的关系曲线:y=9.8711x+177.68。

2、验证供热机组预测采暖变量

对2015-2016年度采暖期某电厂预测采暖量和实际采暖量数据及其相对误差进行了对比分析,可看出机组实际采暖量都是在热负荷预测值附近波动,基本上是准确。采暖量的波动是由于实际热网给水流量与预测量存在一定偏差引起的。但从整体趋势上来看,通过环境温度的变化预测供热量是可行的。

五、结论

本文解决当外界环境温度变化时,热电联产机组的热负荷需要如何变化的问题,根据变化,建立数学模型,实现热负荷预测,做了一些深入研究,主要结论如下:

(1)通过对热网整体换热系数的研究,以及采暖期供热数据的分析,找出K值大小、特性及变化规律,借助于天气预报的气温数据,预测出不同环境温度下所需的热负荷。

(2)利用代表性电厂供热式汽轮机工况图,并结合供热量的预测,实现汽轮发电机组输出电功率的预测。在此基础上,总结提出了一种用于供热机组采暖期调峰能力预测的方法,并对代表性供热机组供热期的调峰能力做出了预测,验证了预测的准确。

此项目的具体实施对指导供暖期供热机组调峰工作提供了重要的参考数据,能进一步挖掘供热机组的调峰潜力,有利于国家地区电网安全稳定运行,为未来供热机组以热定电、按需用能、节能降耗开辟新的领域。

参考文献

【1】朱学莉,齐维贵.建筑供热负荷预防与预测控制策略研究[J].控制与决策,2002,17(B11):703-706

【2】胡文斌,华贲,杨昌智,等.灰色理论在城市供热负荷预测中的应用[J]. 煤气与热力,2002,(01):28-31