基于STL-Informer-BiLSTM-XGB模型的供热负荷预测

供热负荷预测是指导供热系统调控的重要手段。提高供热负荷预测精度十分重要,针对机器学习中输出目标的分解预测,提出了一种基于季节和趋势分解(seasonal and trend decomposition using loess,STL)的供热负荷预测方法,构建了适用于供热负荷预测的输出目标。首先利用STL算法将供热负荷时间序列数据分解为趋势分量、周期分量和残差分量,分别训练Informer、BiLSTM和XGB模型,将构建好的3个分量预测模型的输出叠加作为初步预测结果,分析误差序列,以BiLSTM预测误差提高模型精度,构建出STL-Informer-BiLSTM-XGB预测模型。将上述模型与常用预测模型进行对比,结果表明所构建的STL-Informer-BiLSTM-XGB模型的MAPE、MAE和MSE分别为0.871%、96.18和13202.2,预测效果最优,验证了所提出的方法具有较高的供热负荷预测精度。

计及氢能高效利用和热电灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略

为进一步发挥氢能高效利用优势,构建绿色低碳能源系统,提出一种计及氢能高效利用和热电联产灵活输出的综合能源系统源荷灵活运行策略。首先,对源侧供能模型进行两方面改进:一是引入含风电制氢、燃气混氢、多能用氢和储氢的氢能利用模型,并考虑到电解水和甲烷化反应过程中的热量散失情况,引入热量回收装置,构建计及热量回收的氢能高效利用模型;二是针对常规热电联产灵活性不足的问题,构建含电锅炉和有机朗肯循环的热电灵活输出模型,以解耦常规热电联产“以热定电”和“以电定热”限制。其次,在荷侧引入含可转移、可削减和可平移的电、热柔性负荷,以缓解电、热负荷峰谷差,并与源侧相结合,形成源荷灵活运行模型。最后,综合考虑阶梯型碳交易成本、设备运行维护成本、弃风成本以及购能成本,建立综合能源系统源荷灵活优化运行模型。采用CPLEX求解器对所提综合能源系统源荷灵活运行模型进行求解,并设置不同场景进行对比。结果表明,相比常规氢能利用模型,考虑所提计及热量回收的氢能高效利用模型时,系统的总成本、碳排放量分别降低了1.92%、4.22%,并且引入热电联产改进模型后,其总成本、碳排放量可进一步降低4.08%、7.32%,实现系统低碳、经济和灵活运行。

新疆克州地区学校建筑供暖系统设计研究

研究了新疆克州地区某中学供暖系统设计的思路和流程,包括热源的选择、供暖系统设计,换热站设计等,深入探讨和分析了调试过程中出现的问题,对设计和施工阶段需要关注的设计调研、施工规范等关键环节进行了总结与反思,并提出了解决方案。

光伏光热一体化建筑热负荷能效分层调度仿真

光伏光热一体化系统中涉及多种能源,包括太阳能和热能等。由于不同能源的产生、存储和使用特性不同,加之系统内部的复杂性,使得实现多能源协同调度变得复杂。为了获取满意的建筑热负荷能效分层协同调度结果,提出一种光伏光热一体化建筑热负荷能效分层协同调度方法。研究光伏光热一体化建筑中热负荷的热量传递过程,对热负荷自身和热惯性展开分析,获取热负荷热惯性大小和室内热量需求两者的关系。以最大[火用]效率和最小调度成本为目标,分别建立光伏光热一体化建筑热负荷能效上层和下层协同调度模型。通过量子粒子群算法对模型展开分析计算,确定最优建筑热负荷能效分层协同调度方案。实验分析表明,所提方法的热负荷能效分层协同调度效果好,且节能效益高。

考虑阶梯式碳交易与电热需求响应的综合能源系统经济调度

在能源安全新战略背景下,推动可再生能源发展、降低碳排放将是未来发展趋势。为了消纳大规模风电的弃风功率以提升电网的调峰能力,首先考虑阶梯式碳交易机制,采用碳交易市场,利用碳交易价格达到控制碳排放的目的;其次基于分时电价形成用户用电舒适度与用热舒适度,构建电热负荷需求响应模型,在掌握电锅炉、储热装置和热需求可时移特性的基础上,通过风电供给价格弹性系数描述风电出力与电锅炉协议电价之间的变化;最后通过综合满意度指标评估负荷响应能力,构建了考虑需求响应和阶梯式碳交易机制的含蓄热式电锅炉综合能源系统优化调度模型,实现系统经济运行,并采用CPLEX求解器对所构建模型进行求解。结果表明所提方法能够有效促进风电消纳,减少碳排放量且有效降低系统运行成本。

预加载RC梁在升降温全过程中承载性能的试验研究

为了研究钢筋混凝土梁在服役状态下遭受火灾后承载性能的变化,对7根钢筋混凝土梁进行了高温和加载试验,测试了在250℃、450℃和650℃加热过程和降温过程中梁的温度、极限弯矩和极限挠度等参数;分析了温度及冷却方式对预加载梁承载性能的影响。结果表明:在预加极限弯矩的39%荷载状态下,随着温度的升高,自然冷却梁的极限弯矩逐渐降低为未受高温时梁的96.45%.93.41%和91.38%。喷水冷却梁的极限弯矩逐渐降低为未受高温时梁的96.45%、95.69%和94.68%。达到极限荷载时,自然冷却和喷水冷却梁的跨中挠度均随着所受温度的升高而逐渐增大,受250℃、450℃和650℃后自然冷却梁的挠度分别为10.03mm、16.11mm和22.32mm;而喷水冷却梁的挠度分别为15.89mm、16.63mm和17.43mm。预加载梁所经受的温度越高,则其承载性能降低的越多。

地铁车站弱电设备间设备发热量确定方法

介绍了一种地铁车站弱电设备间设备发热量确定新方法,该方法利用弱电设备发热量实测数据与模型预测数据相互验证,可以有效提高弱电设备发热量确定结果的准确性。研究了室内气温、地铁是否运营、设备额定功率和车站类型等因素对设备发热量的影响。研究结果表明:基于间接测量和预测模型的地铁车站弱电设备间设备发热量确定方法可以提高和保障设备发热量计算结果的准确性;室内气温会显著影响设备外表面和围护结构内表面温度及围护结构内表面热流密度,但对设备外表面热流密度的影响较小;地铁是否运营对弱电设备间设备发热量有较大影响,地铁运营期间设备发热量大于非运营期间;设备额定功率对弱电设备间设备发热量峰值有较大影响,车站类型和建筑面积对设备发热量峰值的影响很小。

保障极端高温事件下负荷可靠供应的楼宇综合能源规划

近年来极端高温事件频发,负荷侧用电需求激增,电源侧供应能力不足,有必要开展保障极端高温事件下商业综合体楼宇负荷可靠供应的综合能源规划研究。首先,对极端高温事件影响进行建模,并划分重要负荷可靠供应集合,同时建立电价型需求响应改变负荷曲线,在极端高温事件下,叠加激励型需求响应来进一步降低负荷水平,考虑经济因素与心理因素对其用户响应概率的影响,并对其不确定性进行描述;其次,以楼宇的规划周期内年总规划成本最优为目标,建立决策楼宇各能源设备型号及台数的楼宇极端高温事件下负荷可靠供应规划模型。利用综合范数约束普通场景、布尔变量约束极端高温场景的概率分布的分布鲁棒优化模型应对屋顶分布式光伏、光伏幕墙及负荷的不确定性。最后,通过算例表明,所提模型在保障极端事件下负荷可靠供应方面具有良好的经济性及鲁棒性。研究成果可为楼宇综合能源规划提供一定的参考。

市电、光伏互补相变蓄能电供暖系统柔性负荷调节能力分析

随着我国可再生能源的跨越式发展,新能源电力消纳问题日益突出。文章构建了市电与光伏互补型相变蓄能电供暖系统,搭建了该系统动态热性能的数学模型,设计了系统的热电负荷柔性调节控制策略。针对北京市某低碳建筑进行情景分析,模拟研究了该系统的光伏消纳能力和柔性负荷转移能力。结果表明:在室内温度维持在18℃的情况下,采用屋顶光伏的系统能够降低案例建筑93.9%的峰电消耗量及23.9%的一次能源消耗量;与无光伏系统相比,使用不同安装形式及面积的系统,峰电消耗量能够降低75.1%~97.4%,且蓄电容量的提升对系统的柔性负荷转移能力提升有着显著作用,当蓄电池容量大于15 kW·h时,提升效果逐渐减小。

基于热负荷均匀分配原则的直接空冷系统轴流风机转速灵活调节策略

在直接空冷电站中,轴流风机功耗占厂用电比例较高。为获得更为高效的风机运行调整策略,以某典型2´600 MW直接空冷机组为例,基于热负荷均匀分配原则,采用数值模拟方法,研究轴流风机转速灵活调节策略。获得不同环境温度和风速条件下,各轴流风机转速分布规律以及通过空冷凝汽器单元的冷却空气质量流量分布规律。最终,计算得到不同环境气象条件下不同轴流风机转速调节策略风机总功耗变化规律。结果表明,基于热负荷均匀分配原则的轴流风机转速灵活调整策略明显优于轴流风机转速整体调节策略,结果可为直接空冷机组优化运行和深层次节能提供参考。

基于新能源承载能力的配电网电采暖负荷动态优化调度策略研究

随着配电网中新能源渗透率的增加,配电网新能源承载能力受到挑战。电采暖负荷有一定的可调节性,具有参与配电网负荷调度的潜力,如何通过负荷调度提升配电网新能源承载能力具有重要现实意义。文章提出一种考虑新能源承载能力的配电网电采暖负荷动态优化调度策略。首先,构建了蓄热式电采暖负荷的调控模型;然后,以配电网台区新能源承载能力为目标,以配电网负荷波动平抑、配电网稳态安全运行和电采暖负荷用户舒适性为约束,建立了配电网电采暖负荷动态优化调度模型,并提出基于量子遗传算法的求解策略。采用拉丁超立方抽样法生成典型应用场景,进行配电网新能源承载能力调度策略的适用性分析。算例结果表明,所提方法能够充分考虑电采暖负荷的调控潜力,提高配电网新能源的应用水平。

火灾后钢筋混凝土板力学性能评估方法

钢筋混凝土楼板是火灾中最容易破坏的结构构件,需要对其火灾后的承载能力进行评估并加固。考虑升温阶段、降温阶段及火灾后阶段材料本构关系的不同,考虑高温下混凝土保护层的爆裂对温度场及力学性能的影响,提出了火灾后钢筋混凝土楼板力学性能分析的有限元计算模型。同时,针对典型的钢筋混凝土板加固方法,在前述有限元模型的基础上建立了火灾后加固的钢筋混凝土板有限元计算模型,利用该模型对典型的火灾后加固钢筋混凝土板的承载能力进行了计算分析。模型中采用单元生死技术实现了混凝土高温下的爆裂及火灾后加固的数值模拟,模型可用于火灾后及加固后钢筋混凝土板力学性能的评估。分析表明,经历火灾后,钢筋混凝土板的承载能力降低幅度较大,板存在明显残余挠度。加固后,钢筋混凝土板的承载能力得到较大程度的恢复。

基于多变量相空间重构和径向基函数神经网络的综合能源系统电冷热超短期负荷预测

为解决能源危机问题,提高能源利用率,综合能源系统(integrated energy system,IES)成为发展创新型能源系统的重要方向。准确的多元负荷预测对IES的经济调度和优化运行有着重要的影响,而借助混沌理论能够进一步挖掘IES多元负荷潜在的耦合特性。提出了一种基于多变量相空间重构(multivariate phase space reconstruction,MPSR)和径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)相结合的IES超短期电冷热负荷预测模型。首先,分析了IES中能源子系统之间的耦合关系,运用Pearson相关性分析定量描述多元负荷和气象特征的相关性。然后,采用C-C法对时间序列进行MPSR以进一步挖掘电冷热负荷和气象特征在时间上的耦合特性。最后,利用RBFNN模型对电冷热负荷间耦合关系进行学习并预测。实验结果表明,所提方法有效挖掘并学习电冷热负荷在时间上的耦合特性,且在不同样本容量下具有良好且稳定的预测效果。

不带外置床的700 MW超超临界循环流化床锅炉失电后水冷壁安全计算分析

通过对某660 MW电厂失电事故过程中烟气温度、蒸汽温度及工质流量的变化规律进行分析,得到了炉膛密相区、过渡区及稀相区热负荷随时间的变化规律。在此基础上,以某700MW超超临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉为对象,建立了失电事故发生后水冷壁内的流动传热计算模型,开发了以Fortran语言为基础的水冷壁内瞬态特性计算程序。分别对密相区、过渡区及稀相区进行分析,通过计算得到了失电后的水冷壁壁温及出口工质温度等热力参数的变化规律。计算结果表明:失电后水冷壁密相区出口的最高壁温为558.6℃,稀相区出口的最高壁温为579.6℃,不需要配备紧急补水泵来保证失电后水冷壁的安全。研究结果可为电厂处理超超临界CFB锅炉失电事故提供指导。

基于热平衡法生成同时发生设计日的方法研究

提出了基于热平衡法生成同时发生设计日的方法.首先基于热平衡法计算某城市的历年逐时动态冷负荷,以历年平均不保证50 h为依据确定理论设计负荷,采用综合聚类法挑选同时发生设计日.用热平衡法计算同时发生设计日、传统设计日的峰值负荷,确定为同时发生设计负荷和传统设计负荷.分别对比了哈尔滨、北京、长沙和广州样本房间的同时发生设计负荷、传统设计负荷与理论设计负荷的差异率.结果显示,各城市同时发生设计负荷与理论设计负荷的差异率偏差范围都远小于传统设计负荷与理论设计负荷的差异率.说明依据同时发生设计日的气象参数进行空调系统设计负荷计算是更加合理、准确的,基于热平衡法可以准确生成适合工程应用的同时发生设计日.

基于弹性网络回归的实际采暖热指标估算方法

为满足热电联产企业估算区域热负荷的需求,提出一种使用弹性网络回归模型的估算方法。首先对实际采暖热指标的影响因素进行分析,确定模型的输入参数;然后以西安市123个小区2022—2023年采暖季的实际运行数据为基础建立估算模型,并证明该模型相较于Lasso回归和岭回归模型的拟合优度分别提高了3.88%和4.22%;最后从多角度选取西安市部分小区相关数据构成验证集对弹性网络回归模型进行验证。验证结果表明:弹性网络回归模型综合了Lasso回归和岭回归的优点,模型的均方根误差和拟合优度分别为1.150和0.953,相较于传统模型能在符合热负荷需求的同时降低4%的能源消耗。说明该方法能准确估算不同参数条件下的实际采暖热指标,可以满足热电联产企业的实际需求。

深度调峰背景下火电机组热电解耦技术路径对比分析

新能源发电在出力和发电负荷上具有波动大、不稳定的特点,为解决新能源机组上网后带来的上述问题,利用多种热电解耦方式对火电机组进行改造,并对不同技术路径进行对比分析,探究火电机组解耦潜力与调峰能力。采用EBSILON Professional软件进行模拟仿真,对不同热电解耦方案下调峰负荷空间进行评估和对比分析。计算结果表明,低压缸零出力热电解耦改造方案可以使机组的调峰能力得到最大的改善。在原最大供热负荷304.60 MW下,最小发电量下降172.21 MW,最低电负荷率下降32.70%。火电机组经过热电解耦改造可显著提高热电机组与新能源机组的协调调峰能力,提高发电单元整体发电的稳定性。

地下隐蔽工程地源热泵地埋管管群优化研究

地下建筑地源热泵系统向地下释放的热量常大于所提取的热量,容易造成地埋管区域的热量累积,影响其正常使用。因此,提高地埋管换热器效率,减弱冷热量失衡影响,是地下隐蔽工程应用地源热泵系统亟需解决的问题。文章基于换热器温差场均匀性原则,采用全局优化遗传算法,优化了地埋管换热器管群布置。结果表明:与传统等间距方案相比,优化布置后,16、25个钻孔方案的平均无因次温变热阻分别降低了13.8%和53.3%,平均换热效率分别提高了3.76%和5.74%,即钻孔数量越多,换热效率提升越明显。

基于GA-BP人工神经网络的农宅供热负荷预测技术研究

农宅实际供热负荷的预测对农宅供暖系统优化和新型供暖系统的应用具有重要意义。本文基于对华北地区农宅室内外13个参数的长期监测和相关性分析,研究了经遗传算法优化的BP人工神经网络模型(GA-BPANN)应用于农宅供热负荷预测的可行性和可靠性。结果表明,当GA-BPANN输入变量为按与供热负荷相关性强度排序的前6个参数(室内温度、室外温度、室内TVOC(总挥发性有机化合物)浓度、室内相对湿度、室外相对湿度和光照强度)时可以得到高精度的预测结果,为合理确定预测方案和农宅供热负荷提供了借鉴。

计及需求侧柔性负荷调控的综合能源系统优化运行方法研究

引入柔性电热负荷参与到综合能源系统的调度中,综合考虑源荷两侧,供能侧构建了由光伏机组、能量转化装置和储能系统组成的多能源系统模型,需求侧构建了可平移、可转移和可削减柔性电负荷与耦合室内外温度的柔性热负荷模型。以系统日运行成本最低为优化目标,分别对供能侧与需求侧设备出力和柔性负荷的用能时间与负荷大小进行了优化。对北京市某社区综合能源系统的优化调度进行了研究。结果表明:柔性负荷参与调度能够降低负荷波动,热负荷峰值由原来的3876.80 kW下降到3822.11 kW,减少了54.69 kW;电负荷的峰谷差从1488.81 kW下降到1382.69 kW,波动率下降了7.1%;源荷两侧共同参与优化调度能够提高系统经济效益,系统成本比原来降低了2.26%。