能源的调度方法和相关产品与流程

1.本技术涉及能源技术领域，尤其涉及一种能源的调度方法和相关产品。


背景技术：

2.随着人们生活水平的不断提高，人们对生活环境的舒适度也有了更高的追求。供热工程可以向人们的生活、生产区域输送热能，为人们营造一个更舒适的生活环境。
3.对于热力系统中能源的调度，目前仍基于事先确定的调控曲线，并结合现场运行人员的运行经验来进行调度。
4.然而，采用上述调度方法对热力系统的资源进行调度时，由于过于依赖运行人员的先验知识，系统的运行效率较低，系统热用户侧的供热过程也不稳定。因此，需要探索更高效，更稳定的调度方法。


技术实现要素：

5.本技术实施例公开了一种能源的调度的方法和相关产品，该方法通过结合供热系统中管网的储能特性和管网传输热能时的损失特性和时滞性，对优化调度模型进行构建，并基于该模型得到供热系统的最优的调度方案，能够提高整个供热系统的运行效率并提高热用户侧的供热体验。
6.第一方面，本技术提供了一种能源的调度方法，所述方法包括：基于目标调度模型确定供能系统的调度计划；所述目标调度模型包括第一子模型和第二子模型，所述第一子模型表征管网中热量传输的时滞特性和损失特性与温度、热介质流量之间的关系，所述第二子模型表征所述管网的储能特性与温度、热介质流量之间的关系，所述管网包含于所述供能系统；根据所述调度计划对所述供能系统的能量进行调度。
7.在能量调度的过程中，能量借由传输介质从管网传输至热用户侧时，会存在一定的延时，并且会与外界环境发生热传递而消耗部分能量，即能量传输时的时滞特性和损失特性。此外，当能量在管网中传输时，由于管网本身具备一定的储能能力，因此，当管网中的传输的能量大于热用户的需求量时，管网可存储这部分剩余的能量，即管网的储能特性。本方法通过充分利用供热管网的延时特性和储能特性，并结合管网的储能特性来对供能系统的热量进行调度，通过挖掘供热管路的储能价值，能有效提高整个供热系统的运行效率并提高热用户侧的供热体验。
8.在第一方面一个可选的实现方式中，所述供能系统包括热源、所述管网和热用户，所述基于目标调度模型确定供能系统的调度计划，包括：基于所述目标调度模型确定所述供热系统中热源的供热量。
9.供热系统是由供热管网、热源以及热用户等组成的枝状管网系统。描述供热管网系统运行情况的变量有节点流量、节点压力、管道流量和管道压降等。建立供热管网系统的数学模型就是构造整个系统中各种变量之间的关系,以描述供热管网系统的运行情况。在本实施方式中，通过建立系统的数学模型,可以在满足用户需求的前提下，有效降低系统的
运行成本。
10.在第一方面一个可选的实现方式中，所述基于目标调度模型确定供能系统的调度计划之前，所述方法还包括：获取第一参数，所述第一参数为表征所述管网传输特性的参数；基于所述第一参数确定第一关系、第二关系和第三关系，所述第一关系表征第一温度值和第二温度值之间的关系，所述第一温度值为管网中多个节点的供热介质的温度值，所述第二温度值为将所述多个节点的供热介质混合后所得的混合介质的温度值；所述第二关系表征两个相邻调度周期中供热节点的温度值和所述管网的末端流出的供热介质的温度值之间的关系；所述第三关系表征供热介质在所述管网中传输时热量的损耗量与环境温度之间的关系；根据所述第一关系，所述第二关系和所述第三关系，构建所述第一子模型。
11.可以理解的，通过管网传输能量时的时滞特性和传输耗散特性主要由热水传输时间引起，同时与管道工质质量流、管道特性、管道传输距离、供水温度和外界温度等因素密切相关。在本实施方式中，通过构建上述第一子模型，在利用所述目标调度模型进行热能的调度时，可以根据管网传输能量时的时滞特性和传输耗散特性对热源的供热量进行调整，减小热用户的实际温度值与用户设定的温度值(或者说用户期望的温度值)之间的偏离量，提高用户的供热体验。
12.在第一方面一个可选的实现方式中，所述基于目标调度模型确定供能系统的调度计划之前，所述方法还包括：获取第二参数，所述第二参数为表征所述管网储能特性的参数；基于所述第二参数确定第四关系、第五关系第六关系和第七关系，所述第四关系表征所述管网的储能容量与所述管网的输入热量、输出热量之间的关系；所述第五关系表征所述热源的输入热量与热源侧的供水温度值、回水温度值的关系；所述第六关系表征输入所述热用户的热量与热用户侧的供水温度值与回水温度值的数值关系；所述第七关系表征所述输入所述热用户的热量与热用户消耗的热量的关系；根据所述第四关系，所述第五关系、所述第六关系和所述第七关系，构建所述第二子模型。
13.在本实施方式中，通过将供、回热管路视为热量传输的整体，将热源的注入热量视为该等效储能模型的能源输入，将负荷的消耗热量视为该等效储能模型的能源输出，并考虑管路储能模型的静置损耗、蓄能损耗、放能损耗，用以模拟管路在热传导过程中的各类损耗，来构建供热管网的等效储能模型。在利用所述目标调度模型进行热能的调度时，可以根据管网中已经存储的热量对热源的供热量进行调整，能减少削减热源出力量，保证供热系统安全稳定运行。
14.在第一方面一个可选的实现方式中，所述目标调度模型包括目标函数和约束条件，在所述基于目标调度模型确定供能系统的调度计划之前，所述方法还包括：确定第一指标、第二指标、第三指标、第四指标和第五指标，所述第一指标表征所述热源的运行成本，所述第二指标表征所述热用户的实际温度值与设定值的偏离程度，所述第三指标表征两个相邻调度周期之间所述热源侧的输出热量的变化程度，所述第四指标表征两个相邻调度周期之间所述热用户侧的供水温度值的变化程度，所述第五指标表征两个相邻调度周期之间所述热用户侧的回水温度值的变化程度；将所述第一指标、所述第二指标、所述第三指标、所述第四指标和所述第五指标进行叠加处理，得到所述目标函数。
15.在本实施方式中，通过建立上述目标函数，并获取使上述目标函数取最小值的状态变量，可以减小热源的燃料成本和系统的运行耗能成本，还可以减小热源出力变化量，从
而避免热源出力的频繁变化，改善热源装置的运行工况。
16.在第一方面一个可选的实现方式中，所述第一关系表示为：
17.∑
b∈d
(τb·
msb)＝τe∑
b∈d msb；
18.所述d为所述多个节点的范围，所述b为所述d中的节点，所述τb为所述b的供热介质的温度值，所述msb为所述b中供热介质的质量流速，所述τe表示将所述第二温度值；
19.所述第二关系表示为：
[0020][0021]
所述δt为采样时间的间隔，所述ms
t
·
δt为所述δt1内所述管网的末端流出的第一介质，所述τ
′o为在不考虑损耗热量的情况下，所述第一供热介质的温度值，所述τ(t-γ)与所述τ(t-γ-1)分别为两个相邻的调度周期供热节点的温度，所述r表示γ
·
δt的时间内流入所述管网的第二介质的质量，所述ρ为所述管网中供热介质的密度，所述a为所述管网的横截面积；所述l为所述管网的长度；
[0022]
所述第三关系表示为：
[0023]
τo＝τ
am
jb·
(τ
′
o-τ
am
)；
[0024]
所述τo所述第一介质的温度的实际温度值，所述τ
am
为所述管网所处的环境的温度，所述jb为所述管网的温度下降系数。
[0025]
在第一方面一个可选的实现方式中，所述第四关系表示为：
[0026][0027]
所述η
esl
表示所述管网储热的等效静置损耗率，所述η
esc
表示所述管网的等效蓄热损耗，所述η
esd
表示所述管网的等效放热损耗，所述e
es
(t)和所述e
es
(t 1)表示管网在两个相邻的调度周期内的管网等效蓄热量；
[0028]
所述第五关系表示为：
[0029]hin
(t)＝c
·
ms
t
·
δt
·
(τs(t)-τr(t))；
[0030]
所述h
in
(t)为所述热源的供热功率与调度周期的乘积，所述c为所述供热介质的比热容，所述ms
t
为所述供热介质在调度周期内的质量流速，所述τs(t)为供热管路的所述热源侧的温度值，所述τr(t)为回热管路的所述热源侧的温度值，所述供热管路与所述回热管路包含于所述管网。
[0031]
所述第六关系表示为：
[0032]hout
(t)＝c
·
ms
t
·
δt
·
(τ
in
(t)-τ
out
(t))；
[0033]
所述h
out
(t)为所述热用户的耗热功率与所述调度周期的乘积，所述τ
in
(t)为所述供热管路的所述热用户侧的温度值，所述τ
out
(t)为所述回热管路的所述热用户侧的温度值；
[0034]
所述第七关系表示为：
[0035][0036]
所述c
user
为用户侧室内介质的比热容，所述m
user
所述为用户侧室内介质的质量，所述ξ为与所述热用户的建筑围护相关的热量损耗系数，所述τ
am
为所述热用户所处的环境温度。
[0037]
在第一方面一个可选的实现方式中，所述目标函数为：
[0038][0039]
所述c
om
为所述热源输出单位热功率的运行成本，所述为所述热用户的温度偏离设定值的单位惩罚量，所述为两个相邻调度周期之间所述热源输出变化的单位成本，所述为两个相邻调度周期之间所述供热管路的所述热用户侧的温度变化的单位成本，所述δτ
in
(t)为两个相邻的调度周期内所述供热管路的所述热用户侧的温度的变化量，所述为两个相邻调度周期之间所述回热管路的所述热用户侧的温度变化的单位成本，所述δτ
out
(t)为两个相邻的调度周期内所述回热管路的所述热用户侧的温度的变化量，所述min表示最小化目标函数的运算符。
[0040]
第二方面，本技术提供了一种能源的调度装置，所述装置包括：确定单元，用于基于目标调度模型确定供能系统的调度计划；所述目标调度模型包括第一子模型和第二子模型，所述第一子模型表征管网中热量传输的时滞特性和损失特性与温度、热介质流量之间的关系，所述第二子模型表征所述管网的储能特性与温度、热介质流量之间的关系，所述管网包含于所述供能系统；调度单元，用于根据所述调度计划对所述供能系统的能量进行调度。
[0041]
在第二方面一个可选的实施方式中，所述供能系统包括热源、所述管网和热用户，所述确定单元，具体用于基于所述目标调度模型确定所述供热系统中热源的供热量。
[0042]
在第二方面一个可选的实施方式中，所述调度装置还包括：获取单元和构建单元，所述获取单元，用于获取第一参数，所述第一参数为表征所述管网传输特性的参数；所述确定单元还用于，基于所述第一参数确定第一关系、第二关系和第三关系，所述第一关系表征第一温度值和第二温度值之间的关系，所述第一温度值为管网中多个节点的供热介质的温度值，所述第二温度值为将所述多个节点的供热介质混合后所得的混合介质的温度值；所述第二关系表征两个相邻调度周期中供热节点的温度值和所述管网的末端流出的供热介质的温度值之间的关系；所述第三关系表征供热介质在所述管网中传输时热量的损耗量与环境温度之间的关系；所述构建单元，用于根据所述第一关系，所述第二关系和所述第三关系，构建所述第一子模型。
[0043]
在第二方面一个可选的实施方式中，所述获取单元，还用于获取第二参数，所述第二参数为表征所述管网储能特性的参数；所述确定单元，还用于基于所述第二参数确定第四关系、第五关系第六关系和第七关系，所述第四关系表征所述管网的储能容量与所述管网的输入热量、输出热量之间的关系；所述第五关系表征所述热源的输入热量与热源侧的供水温度值、回水温度值的关系；所述第六关系表征输入所述热用户的热量与热用户侧的供水温度值与回水温度值的数值关系；所述第七关系表征所述输入所述热用户的热量与热用户消耗的热量的关系；所述构建单元，还用于根据所述第四关系，所述第五关系、所述第六关系和所述第七关系，构建所述第二子模型。
[0044]
在第二方面一个可选的实施方式中，所述确定单元，还用于确定第一指标、第二指标、第三指标、第四指标和第五指标，所述第一指标表征所述热源的运行成本，所述第二指标表征所述热用户的实际温度值与设定值的偏离程度，所述第三指标表征两个相邻调度周期之间所述热源侧的输出热量的变化程度，所述第四指标表征两个相邻调度周期之间所述
热用户侧的供水温度值的变化程度，所述第五指标表征两个相邻调度周期之间所述热用户侧的回水温度值的变化程度；所述构建单元，还用于将所述第一指标、所述第二指标、所述第三指标、所述第四指标和所述第五指标进行叠加处理，得到所述目标函数。
[0045]
第三方面，本技术提供一种电子设备，所述电子设备包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于执行所述存储器存储的所述程序，当所述程序被执行时，所述处理器用于执行如所述第一方面及任一种可选的实现方式的方法。
[0046]
第四方面，本技术提供一种计算机可读的存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如所述第一方面及任一种可选的实现方式的方法。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本技术实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本技术实施例或背景技术中所需要使用的附图作简单的介绍。
[0048]
图1为本技术实施例提供的一种供热系统的架构图；
[0049]
图2为本技术实施例提供的一种供热温度调控曲线图；
[0050]
图3为本技术实施例提供的一种能量的调度方法的流程图；
[0051]
图4为本技术实施例提供的另一种供热系统的架构图；
[0052]
图5为本技术实施例提供的一种供热管路供热过程的示意图；
[0053]
图6为本技术实施例提供的一种能量调度装置的结构示意图；
[0054]
图7为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0055]
为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术作进一步地描述。
[0056]
本技术的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”和“第二”等仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备等，没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元等，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备等固有的其它步骤或单元。
[0057]
在本文中提及的“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0058]
在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上，“至少两个(项)”是指两个或三个及三个以上，“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”。
[0059]
本发明实施例提供了能源的调度方法、装置、设备及存储介质，为更清楚的描述本发明的方案，下面先介绍一些本技术实施例提供的能源的调度方法、装置、设备及存储介质所涉及的知识。
[0060]
供热系统：供热系统由热源、管网以及热用户三部分组成。热源包括热电联产的电厂、集中锅炉房、工业与其他余热、地热、核能、太阳能、热泵等，也可是由几种热源共同组成的多热源联合供热系统。热源分布要尽量集中、合理，而热源设备尽量选择高参数、大容量、高效率的设备。热源的位置应尽量设在热负荷中心，并根据燃料运输、热力管网和输电出线、水源、除灰、地形、地质、水文、环保、综合利用等诸因素，通过技术经济比较确定。集中供热热源、热力管网和热用户设施要统一规划、统筹安排、同步建设，尽早发挥集中供热的经济效益和社会效益。
[0061]
管路的末端：管网包括供热管路和回热管路。具体可参考图1所示的供热系统的架构图。在图1中，供热管路102和回热管路104统称为管网，其均与热源101和热用户103相连。在供热过程中，热源所流出的高温水经供热管路102流向热用户103，为热用户103提供热量之后，高温水的温度下降，变为低温水从回热管路104中回流至热源101。在图中，102a为供热管路102与热源101相连接的一端，102b为供热管路102与热用户103相连接的一端，104a为回热管路104与热源101相连接的一端，104b为回热管路104与热用户103相连接的一端。在本技术的一些实施例中，热源101也可以称为热源侧，热用户103也可以称为热用户侧或负荷侧，102a可以称为供热管路的热源侧，102b可以称为供热管路的热用户侧或者供热管路的负荷侧，104a可以称为回热管路的热源侧，104b可以称为回热管路的热用户侧或者回热管路的负荷侧。
[0062]
目标函数和约束条件：线性规划问题由线性的目标函数和线性的约束条件(包括变量非负条件)组成。满足约束条件的所有解的集合称为可行解区。既满足约束条件，又使目标函数达到极值的解称为最优解。
[0063]
延时特性：能量借由传输介质从管网传输至热用户侧时，经过一定的延时后才能流出管网，即传输延时特性。
[0064]
损失特性：能量借由传输介质从管网传输至热用户侧时，由于管内介质的温度要远高于环境温度，供热介质在管道内传导时会与外界环境发生热传递而消耗部分能量，即能量传输的损失特性。
[0065]
管网的储能特性：由于通过进行供热和回热时，当用户的需求量远小于热源的处出力量时，管网可以视为热源与热用户之间的被动热储能装置，储存这部分剩余的能量，即管网的储能特性。
[0066]
数据采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition，scada)系统：scada系统是以计算机为基础的dcs与电力自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。它在远动系统中占重要地位，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
[0067]
目前，城市集中供热正在向自动控制、经济运行的方向发展。建立供热管网的优化调度模型，是保证热网安全、经济运行的有效手段。目前供热管网中热能的调度，大多采基于事先确定的调控曲线，并结合现场运行人员的运行经验来进行调度。具体可参考图2所示
出的供热系统的供热温度调控曲线图。在图2所示的曲线图中，竖轴为管网中供/回水温度轴，横轴为室外温度轴，在实际的调度过程中，操作人员根据供热区域的热负荷和曲线图中供水温度和回水温度，计算出供热流量。若在供热期内供热面积有变化，操作人员可以根据自身的经验相应调整流量。但是，采用上述调度方法对热力系统的资源进行调度时，由于过于依赖运行人员的先验知识，并未对供热系统中能量传输时的特性进行客观的、综合的考虑，导致供热系统的运效率较低，系统热用户侧的供热过程也不稳定。
[0068]
针对上述方法中存在的缺陷，本技术实施例提供了一种能量的调度方法。如图3所示，该方法可包括以下步骤：
[0069]
301、调度装置基于目标调度模型确定供能系统的调度计划；该目标调度模型包括第一子模型和第二子模型。
[0070]
上述调度装置可以是手机(mobile phone)、带数据收发功能的电脑(如笔记本电脑、掌上电脑等)、移动互联网设备(mobile internet device，mid)、工业控制(industrial control)中的终端、可穿戴设备(如智能手表、智能手环等)，也可以是其他具备存储能力和计算能力的终端设备，本技术实施例对此不做限定。
[0071]
上述第一子模型表征管网中热量传输的时滞特性和损失特性与温度、热介质流量之间的关系，上述第二子模型表征上述管网的储能特性与温度、热介质流量之间的关系，上述管网包含于上述供能系统。该供能系统可以包括热源、上述管网和热用户，其中，该热源可以是水源热泵、电锅炉、燃气锅炉等产热装置或为外购热、换热站等转供装置、该管网可以是闭式系统管网、开式系统管网等，该热用户可以包括工业用户(即将热能应用于产品的生产工艺、生产车间的工厂)、商业用户(即商场、写字楼、宾馆等用户)、居民用户、以及其他用户(例如学校、医院等)中的一种或多种用户，也可以包含其他性质的热用户，热用户从上述管网获得热量，经由温控单元控制，使得室内温度跟踪室内设定温度。具体的，上述供能系统可以是图1中示出的供热系统。
[0072]
在一些实施例中，在执行步骤301之前，上述调度装置还将获取第一参数，该第一参数为表征上述管网传输特性的参数；并基于上述第一参数确定第一关系、第二关系和第三关系，该第一关系表征第一温度值和第二温度值之间的关系，该第一温度值为管网中多个节点的供热介质的温度值，该第二温度值为将上述多个节点的供热介质混合后所得的混合介质的温度值；该第二关系表征两个相邻调度周期中供热节点的温度值和上述管网的末端流出的供热介质的温度值之间的关系；该第三关系表征供热介质在上述管网中传输时热量的损耗量与环境温度之间的关系；之后，该调度装置将根据上述第一关系，上述第二关系和上述第三关系，构建上述第一子模型。具体的，上述调度装置可以从scada系统中获取上述第一参数。
[0073]
在一些实施例中，在执行步骤301之前，上述调度装置还将获取第二参数，该第二参数为表征上述管网储能特性的参数；并基于上述第二参数确定第四关系、第五关系第六关系和第七关系，该第四关系表征上述管网的储能容量与上述管网的输入热量、输出热量之间的关系；该第五关系表征上述热源的输入热量与热源侧的供水温度值、回水温度值的关系；该第六关系表征输入上述热用户的热量与热用户侧的供水温度值与回水温度值的数值关系；该第七关系表征上述输入上述热用户的热量与热用户消耗的热量的关系；之后，上述调度装置将根据上述第四关系，上述第五关系、上述第六关系和上述第七关系，构建上述
第二子模型。具体的，上述调度装置可以从scada系统中获取上述第二参数。
[0074]
具体的，上述调度装置可以利用lpsolve、cplex等优化求解器上述目标调度模型所对应的规划问题进行求解，基于上述目标调度模型确定上述供热系统中热源的供热量。
[0075]
在一些实施例中，上述目标调度模型包括目标函数和约束条件，在执行步骤301之前，上述调度装置将确定第一指标、第二指标、第三指标、第四指标和第五指标，该第一指标表征上述热源的运行成本，该第二指标表征上述热用户的实际温度值与设定值的偏离程度，该第三指标表征两个相邻调度周期之间上述热源侧的输出热量的变化程度，该第四指标表征两个相邻调度周期之间上述热用户侧的供水温度值的变化程度，该第五指标表征两个相邻调度周期之间上述热用户侧的回水温度值的变化程度；之后，上述调度装置将对上述第一指标、上述第二指标、上述第三指标、上述第四指标和上述第五指标进行叠加处理，得到上述目标函数。
[0076]
为对上述目标调度模型的目标函数和约束条件进行详细说明，本技术提供了一种供热系统的架构图，请参阅图4。如图4所示，该供热系统包括热源401，热用户402、供热管路403以及回热管路404，其中，供热管路403以及回热管路404可以并称为该供热系统的管网。
[0077]
在上述供热系统供热的过程中，热源401以水为供热介质，借由供热管路401向热用户402传输热量。在一个调度周期内，热源的供热功率与调度周期t的乘积(即周期t内注入供热管路的热量)可表示为h
in
(t)，供热管路的热源侧的温度可表示为τs(t)；可以理解的，当供热介质在供热管路中传输时，会与外界环境发生热传递而造热能的损耗，因此，供热管路的热用户侧的温度可表示为τ
in
(t)，热负荷的耗热功率与调度周期的乘积(即周期t内热用户消耗的热量)可表示为h
out
(t)，而热用户的期望温度值可表示为τ
user
(t)。在热用户用热后，供热介质将由热用户402借由回热管路404流向热源401，回热管路的热用户侧的温度可表示为τ
out
(t)，同理，回热管路的热源侧的温度可表示为τr(t)。其次，图4中的δt表示调控系统的调控周期间隔，ms
t
表示供热介质在调度周期t内的质量流速，ms
t-1
表示供热介质在调度周期(t-1)内的质量流速，其中，调度周期t和调度周期(t-1)为两个相邻的调度周期，以此类推。此外，两个相邻调度周期(即调度周期t和调度周期(t-1))之间的热源出力的变化值(图4中未示出)可表示为x
in
(t)、负荷侧温度在两个相邻调度周期(即调度周期t和调度周期(t-1))内的调节量(图4中未示出)可表示为x
load
(t)。
[0078]
基于图4示出的供热系统，上述目标函数可以表示为：
[0079][0080]
其中，上述c
om
为上述热源401输出单位热功率的运行成本，上述为上述热用户402的温度偏离设定值的单位惩罚量，上述为两个相邻调度周期之间上述热源401输出变化的单位成本，上述为两个相邻调度周期之间上述供热管路403的热用户侧的温度变化的单位成本，上述δτ
in
(t)为两个相邻的调度周期内上述供热管路403的热用户侧的温度的变化量，上述为两个相邻调度周期之间上述回热管路404的热用户侧的温度变化的单位成本，上述δτ
out
(t)为两个相邻的调度周期内上述回热管路404的热用户侧温度的变化量，上述min表示最小化目标函数的运算符。
[0081]
通过建立上述目标函数，并建立上述优化调度目标，由最小化c
om
·hin
(t)(即上述第一指标)可以达到减小上述热源运行成本的目的，从而减小上述供热系统的运行耗能成
本；由最小化(即上述第二指标)可以达到减小上述热用户侧的温度相对于预设值的偏离量的目的，从而提高上述热用户侧的供能体验；由(即上述第三指标)可以达到减小热源出力变化量的目的，从而避免热源出力的频繁变化，改善热源装置的运行工况；由(即上述第四指标)和(即上述第五指标)可以达到限定供/回热管路温度变化趋势的目的，从而减小热用户侧供/回水热温度的波动，通过和值的灵活配置可以达到调整热源侧供/回水温度调节预期的目的。
[0082]
基于图4示出的供热系统，上述约束条件可以包括：
[0083]
1)供热管路热源侧温度约束：
[0084][0085]
该约束式表示第t个调度周期内供热管路热源侧温度τs(t)应介于供热管路热源侧温度下限τs和供热管路热源侧温度上限之间；
[0086]
2)回热管路热源侧温度约束：
[0087][0088]
该约束式表示第t个调度周期内回热管路上网热源侧温度τr(t)应介于回热管路热源侧温度下限τr和回热管路热源侧的温度上限之间；
[0089]
3)用户侧温度约束：
[0090][0091]
该约束式表示第t个调度周期内用户侧的温度τ
user
(t)应介于热用户侧温度下限τ
user
和热用户侧温度上限之间；
[0092]
4)供热管网注入热量约束：
[0093][0094]
该约束式表示第t个调度周期内供热管网注入热量h
in
(t)应介于供热管网注入热量下限h
in
(t)和供热管网注入热量上限之间；
[0095]
5)供热管网输出热量约束：
[0096][0097]
该约束式表示第t个调度周期内供热管网输出热量h
out
(t)应介于供热管网输出热量下限h
out
(t)和供热管网输出热量上限之间；
[0098]
6)供热管路热源侧温度变化约束：
[0099][0100]
该约束式表示第t个调度周期内供热管路的热源侧温度τs(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内供热管路的热源侧温度τs(t-1)之间的差值应介于供热管路的热源侧温度变化下限-δτs和供热管路的热源侧温度变化上限δτs之间；
[0101]
7)用户的温度变化约束：
[0102]-δτ
user
≤τ
user
(t)-τ
user
(t-1)≤δτ
user
；
[0103]
该约束式表示第t个调度周期内的用户的温度τ
user
(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内用户侧温度τ
user
(t-1)之间的差值应介于用户的温度变化下限-δτ
user
和用户的温度变化上限δτ
user
之间，可以理解的，这里所述的用户的温度是指用户所处环境的温度，例如用户的室内温度。
[0104]
8)供热管路的热用户侧温度变化约束：
[0105]-δτ
in
≤τ
in
(t)-τ
in
(t-1)≤δτ
in
；
[0106]
该约束式表示第t个调度周期内供热管路用户侧温度τ
in
(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内供热管路的热用户侧的温度τ
in
(t-1)之间的差值应介于供热管路的热用户侧温度变化下限-δτ
in
和供热管路的热用户侧的温度上限δτ
in
之间；
[0107]
9)回热管路的热用户侧温度变化约束：
[0108]-δτ
out
≤τ
out
(t)-τ
out
(t-1)≤δτ
out
；
[0109]
该约束式表示第t个调度周期内回热管路的热用户侧温度τ
out
(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内回热管路的热用户侧温度τ
out
(t-1)之间的差值应介于回热管路的热用户侧的温度变化下限-δτ
out
和回热管路的用户侧的温度上限δτ
out
之间；
[0110]
10)热用户侧的温度在调度周期t内的调节量x
load
(t)约束：
[0111][0112][0113]
该约束式用于对进行线性化表示；
[0114]
11)热源在调节周期t内的调节量约束：
[0115]
x
in
(t)≥h
in
(t)-h
in
(t-1)；
[0116]
x
in
(t)≥h
in
(t-1)-h
in
(t)；
[0117]
该约束式用于对x
in
(t)＝|h
in
(t)-h
in
(t-1)|进行线性化表示，其中h
in
(t)表示在t-1周期内热源的供热功率与调度周期的乘积。
[0118]
12)供热系统管网的储能容量约束：
[0119][0120]
该约束式中cap
es
为管网的等效蓄热容量，为管网蓄热容量的最小值系数，为管网蓄热容量的最大值系数，e
es
(t)为调度周期t内的储能的容量。
[0121]
应理解，供热管网传输热量时的时滞特性和损失特性主要由热水传输时间引起，同时与管道工质质量流、管道特性、管道传输距离、供水温度和外界温度等因素密切相关。为进一步对上述第一子模型和第二子模型进行说明，结合图4示出的供热系统，本技术实施提供了一种供热管路供热过程的示意图，请参阅图5。
[0122]
为方便读者理解，图5所示的为供热管路501的侧面截图。如图5所示，供热管路501包含管壁5011和管壁5012。具体的，供热管路501可以是上述供热管路403。
[0123]
当供热光路采用恒流-变温调节方式时，由于供热介质的流速恒定，只需要考虑介质温度变化对供热系统的影响，使用节点法对系统进行建模，则上述第一关系可以表示为：
[0124]
∑
b∈d
(τb·
msb)＝τe∑
b∈d msb；
[0125]
上述d为上述多个节点的范围，上述b为上述d中的节点，上述τb为上述b的供热介质的温度值，上述msb为上述b的质量流速，上述τe表示将上述第二温度值。
[0126]
由于以水为导热介质，该介质具有不可压缩的特性，若在采样时间δt内，由供热管路501首端注入ms
t
·
δt的导热介质，则同样会在供热管路501末端流出ms
t
·
δt的导热介质，则利用管网稳态传输约束来获得管路末端流出导热介质的成分组成，其由周期(t-γ)流出的供热介质的一部分和周期(t-γ-1)流出的供热介质的一部分共同组成，即图5中
阴影部分表示的混合介质502；上述第二关系可以表示为：
[0127][0128]
上述δt为采样时间的间隔，上述ms
t
·
δt为上述δt1内上述管网的末端流出的第一介质，上述τ
′o为在不考虑损耗热量的情况下，上述第一供热介质的温度值，上述τ(t-γ)与上述τ(t-γ-1)分别为两个相邻的调度周期供热节点的温度，上述r表示γ
·
δt的时间内流入上述供热管路501中的第二介质的质量，上述ρ为上述管网中供热介质的密度，上述a为上述管网的横截面积，上述l为上述管网的长度；可以理解的，ρal即表示当供热管路501中注满供热介质时，供热管路501中供热介质的质量。
[0129]
由于供热介质在管道内传导时会与外界环境发生热交换，且一般管内介质的温度要远高于环境温度，考虑管网在传输过程中热损耗的方程，上述第三关系可以表示为：
[0130]
τo＝τ
am
jb·
(τ
′
o-τ
am
)；
[0131]
上述τo上述第一介质的温度的实际温度值，上述τ
am
为上述管网所处的环境的温度，上述jb为上述管网的温度下降系数，其可以表示为：
[0132][0133]
其中，λb表示管子的导热系数，c为供热介质的比热容。
[0134]
结合图4示出的供热系统的架构图，将供、回热管路视为热量传输的整体，建立供热管网的等效储能模型，将热源的注入热量视为该等效储能模型的能源输入，将负荷的消耗热量视为该等效储能模型的能源输出，并考虑管路储能模型的静置损耗、蓄能损耗、放能损耗，
[0135]
来模拟管路在热传导过程中的各类损耗，则上述第四关系可以表示为：
[0136][0137]
上述η
esl
表示上述管网储热的等效静置损耗率，上述η
esc
表示上述管网的等效蓄热损耗，上述η
esd
表示上述管网的等效放热损耗，上述e
es
(t)和上述e
es
(t 1)表示管网在两个相邻的调度周期内的上述管网等效蓄热量；
[0138]
上述第五关系为热源侧的供、回水温度与注入热量的关系式，其可以表示为：
[0139]hin
(t)＝c
·
ms
t
·
δt
·
(τs(t)-τr(t))；
[0140]
上述h
in
(t)为上述热源的供热功率与调度周期的乘积，上述c为上述供热介质的比热容，上述ms
t
为上述供热介质在调度周期内的质量流速，上述τs(t)为供热管路的热源侧的温度值，上述τr(t)为回热管路的上述热源侧的温度值，上述供热管路与上述回热管路包含于上述管网。
[0141]
上述第六关系为热用户侧的供、回水温度与输出热量的关系式，其可以表示为：
[0142]hout
(t)＝c
·
ms
t
·
δt
·
(τ
in
(t)-τ
out
(t))；
[0143]
上述h
out
(t)为上述热用户的耗热功率与上述调度周期的乘积，上述τ
in
(t)为上述供热管路的上述热用户侧的温度值，上述τ
out
(t)为上述回热管路的热用户侧的温度值；
[0144]
上述第七关系为热用户侧的室内温度、环境温度与消耗热量的关系式，其可以表示为：
[0145]
[0146]
上述c
user
为用户侧室内介质的比热容，上述m
user
上述为用户侧室内介质的质量，上述ξ为与上述热用户的建筑围护相关的热量损耗系数，上述τ
am
为上述热用户所处的环境温度。
[0147]
302、上述调度装置根据上述调度计划对供能系统的能量进行调度。
[0148]
上述调度装置基于上述目标调度模型获取到上述调度计划后，将该调度计划下发至控制系统，由上述控制系统执行该调度计划。
[0149]
可以理解的，当上述控制系统执行上述调度计划后，上述供热系统的运行将进入下一个系统时间断面，因此，上述调度装置将基于下个时间断面的供热系统的运行参数对上述目标调度模型的参数进行更新，并获取下个时间断面的调度计划，下发至上述控制系统执行，以此类推。
[0150]
下面结合能量调度装置的结构来描述供热系统的进行热能调度的过程。图6为本技术实施例提供的一种能量调度装置的结构示意图。图6中的能量调度装置可以为前述实施例中的调度装置。如图6所示，该能量调度装置包括：
[0151]
确定单元601，用于基于目标调度模型确定供能系统的调度计划；该目标调度模型包括第一子模型和第二子模型，该第一子模型表征管网中热量传输的时滞特性和损失特性与温度、热介质流量之间的关系，该第二子模型表征上述管网的储能特性与温度、热介质流量之间的关系，上述管网包含于上述供能系统。
[0152]
调度单元602，用于根据上述调度计划对上述供能系统的能量进行调度。
[0153]
在一个可选的实施方式中，上述供能系统包括热源、上述管网和热用户，上述确定单元601，具体用于基于上述目标调度模型确定上述供热系统中热源的供热量。
[0154]
在一个可选的实施方式中，上述调度装置还包括：获取单元603和构建单元604，上述获取单元603，用于获取第一参数，上述第一参数为表征上述管网传输特性的参数；上述确定单元601还用于，基于上述第一参数确定第一关系、第二关系和第三关系，上述第一关系表征第一温度值和第二温度值之间的关系，上述第一温度值为管网中多个节点的供热介质的温度值，上述第二温度值为将上述多个节点的供热介质混合后所得的混合介质的温度值；上述第二关系表征两个相邻调度周期中供热节点的温度值和上述管网的末端流出的供热介质的温度值之间的关系；上述第三关系表征供热介质在上述管网中传输时热量的损耗量与环境温度之间的关系；上述构建单元604，用于根据上述第一关系，上述第二关系和上述第三关系，构建上述第一子模型。
[0155]
在一个可选的实施方式中，上述获取单元603，还用于获取第二参数，上述第二参数为表征上述管网储能特性的参数；上述确定单元601，还用于基于上述第二参数确定第四关系、第五关系第六关系和第七关系，上述第四关系表征上述管网的储能容量与上述管网的输入热量、输出热量之间的关系；上述第五关系表征上述热源的输入热量与热源侧的供水温度值、回水温度值的关系；上述第六关系表征输入上述热用户的热量与热用户侧的供水温度值与回水温度值的数值关系；上述第七关系表征上述输入上述热用户的热量与热用户消耗的热量的关系；上述构建单元604，还用于根据上述第四关系，上述第五关系、上述第六关系和上述第七关系，构建上述第二子模型。
[0156]
在一个可选的实施方式中，上述确定单元601，还用于确定第一指标、第二指标、第三指标、第四指标和第五指标，上述第一指标表征上述热源的运行成本，上述第二指标表征
上述热用户的实际温度值与设定值的偏离程度，上述第三指标表征两个相邻调度周期之间上述热源侧的输出热量的变化程度，上述第四指标表征两个相邻调度周期之间上述热用户侧的供水温度值的变化程度，上述第五指标表征两个相邻调度周期之间上述热用户侧的回水温度值的变化程度；上述构建单元604，还用于将上述第一指标、上述第二指标、上述第三指标、上述第四指标和上述第五指标进行叠加处理，得到上述目标函数。
[0157]
在一个可选的实施方式中，上述第一关系表示为：
[0158]
∑
b∈d
(τb·
msb)＝τe∑
b∈d
msb；
[0159]
上述d为上述多个节点的范围，上述b为上述d中的节点，上述τb为上述b的供热介质的温度值，上述msb为上述b中供热介质的质量流速，上述τe表示将上述第二温度值；
[0160]
上述第二关系表示为：
[0161][0162]
上述δt为采样时间的间隔，上述ms
t
·
δt为上述δt1内上述管网的末端流出的第一介质，上述τ
′o为在不考虑损耗热量的情况下，上述第一供热介质的温度值，上述τ(t-γ)与上述τ(t-γ-1)分别为两个相邻的调度周期供热节点的温度，上述r表示γ
·
δt的时间内流入上述管网的第二介质的质量，上述ρ为上述管网中供热介质的密度，上述a为上述管网的横截面积；上述l为上述管网的长度；
[0163]
上述第三关系表示为：
[0164]
τo＝τ
am
jb·
(τ
′
o-τ
am
)；
[0165]
上述τo上述第一介质的温度的实际温度值，上述τ
am
为上述管网所处的环境的温度，上述jb为上述管网的温度下降系数。
[0166]
在一个可选的实施方式中，上述第四关系表示为：
[0167][0168]
上述η
esl
表示上述管网储热的等效静置损耗率，上述η
esc
表示上述管网的等效蓄热损耗，上述η
esd
表示上述管网的等效放热损耗，上述e
es
(t)和上述e
es
(t 1)表示管网在两个相邻的调度周期内的管网等效蓄热量；
[0169]
上述第五关系表示为：
[0170]hin
(t)＝c
·
ms
t
·
δt
·
(τs(t)-τr(t))；
[0171]
上述h
in
(t)为上述热源的供热功率与调度周期的乘积，上述c为上述供热介质的比热容，上述ms
t
为上述供热介质在调度周期内的质量流速，上述τs(t)为供热管路的上述热源侧的温度值，上述τr(t)为回热管路的上述热源侧的温度值，上述供热管路与上述回热管路包含于上述管网。
[0172]
上述第六关系表示为：
[0173]hout
(t)＝c
·
ms
t
·
δt
·
(τ
in
(t)-τ
out
(t))；
[0174]
上述h
out
(t)为上述热用户的耗热功率与上述调度周期的乘积，上述τ
in
(t)为上述供热管路的上述热用户侧的温度值，上述τ
out
(t)为上述回热管路的上述热用户侧的温度值；
[0175]
上述第七关系表示为：
[0176][0177]
上述c
user
为用户侧室内介质的比热容，上述m
user
上述为用户侧室内介质的质量，上述ξ为与上述热用户的建筑围护相关的热量损耗系数，上述τ
am
为上述热用户所处的环境温度。
[0178]
在一个可选的实施方式中，上述目标函数为：
[0179][0180]
上述c
om
为上述热源输出单位热功率的运行成本，上述为上述热用户的温度偏离设定值的单位惩罚量，上述为两个相邻调度周期之间上述热源输出变化的单位成本，上述为两个相邻调度周期之间上述供热管路的上述热用户侧的温度变化的单位成本，上述δτ
in
(t)为两个相邻的调度周期内上述供热管路的上述热用户侧的温度的变化量，上述为两个相邻调度周期之间上述回热管路的上述热用户侧的温度变化的单位成本，上述δτ
out
(t)为两个相邻的调度周期内上述回热管路的上述热用户侧的温度的变化量，上述min表示最小化目标函数的运算符。
[0181]
应理解以上能源调度装置中的各个单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。例如，以上各个单元可以为单独设立的处理元件，也可以集成在终端的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储元件中，由处理器的某一个处理元件调用并执行以上各个单元的功能。此外各个单元可以集成在一起，也可以独立实现。这里的处理元件可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个单元可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(英文：central processing unit，简称：cpu)，还可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(英文：application-specific integrated circuit，简称：asic)，或，一个或多个微处理器(英文：digital signal processor，简称：dsp)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(英文：field-programmable gate array，简称：fpga)等。
[0182]
图7为本技术实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图7所示，该电子设备100包括处理器1001、存储器1002以及通信接口1003；该处理器1001、存储器1002以及通信接口1003通过总线相互连接。该电子设备可以是前述说明中的调度装置。
[0183]
存储器1002包括但不限于是随机存储记忆体(random access memory，ram)、只读存储器(read-only memory，rom)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmableread only memory，eprom)、或便携式只读存储器(compact disc read-only memory，cdrom)，该存储器902用于相关指令及数据。通信接口1003用于接收和发送数据，其可以实现图6中获取单元603的功能。
[0184]
处理器1001可以是一个或多个中央处理器(central processing unit，cpu)，在处理器1001是一个cpu的情况下，该cpu可以是单核cpu，也可以是多核cpu。上述实施例中由调度装置所执行的步骤可以基于该图7所示的电子设备的结构。具体的，处理器1001可实现图6中确定单元601和调度单元602的功能。图7中的电子设备还可以通过鼠标、触摸屏、键盘等输入设备，用于实现图6中获取单元603的功能。
[0185]
该电子设备100中的处理器1001用于读取该存储器1002中存储的程序代码，执行前述实施例中的能源的调度方法。
[0186]
在本技术的实施例中提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现：基于目标调度模型确定供能系统的调度计划；该目标调度模型包括第一子模型和第二子模型，该第一子模型表征管网中热量传输的时滞特性和损失特性与温度、热介质流量之间的关系，该第二子模型表征上述管网的储能特性与温度、热介质流量之间的关系，上述管网包含于上述供能系统；根据上述调度计划对上述供能系统的能量进行调度。
[0187]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0188]
本发明是根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0189]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0190]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0191]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。