(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210877517.3 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 浙江英集动力科技有限公司 地址 310000 浙江省杭州市余杭区仓前街 道龙园路8 8号2幢208、 209-1、 209-2室 (72)发明人 谢金芳　吴洪浩　穆佩红　 (74)专利代理 机构 常州市科谊专利代理事务所 32225 专利代理师 侯雁 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 供热系统智能决策全过程稳态和动态仿真 实现系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种供热系统智能决策全过 程稳态和动态仿真实现系统， 包括： 多个基本模 型库， 用于存储相关的设备组件、 设备参数和仿 真参数、 连接类型； 仿真模型建立模块， 用于从模 型库中将图形化组件模块选入和连接， 输入设备 的结构和特性数据， 建立稳态仿真模 型和动态仿 真模型； 仿真验证模块， 用于采用控制变量的方 法验证模型准确度， 并根据误差大小修改相应结 构参数以满足误差在合理范围内； 上位机模块， 用于与仿真单元进行数据实时传输， 仿真画面实 时展示、 仿真过程监控和参数调节； 仿真应用模 块， 用于下发仿真控制指令和仿真参数数据。 本 发明满足运行调度、 故障诊断和规划设计等智能 决策精细化 分析时的数据要求， 并且提高了仿真 效率和精度。 权利要求书4页 说明书11页 附图1页 CN 115238499 A 2022.10.25 CN 115238499 A 1.一种供热系统智能决策全过程稳态和动态仿真实现系统， 其特征在于： 它包括建模 单元、 仿真单 元和应用单 元； 所述建模单 元至少包括多个 基本模型库和仿真模型建立模块； 所述仿真单 元至少包括仿真计算模块和仿真验证模块； 所述应用单 元至少包括上位机模块和仿真应用模块； 所述基本模型库用于将供热系统全过程仿真划分为多个设备级模块和系统级模块， 通 过模块库存 储相关的设备组件、 设备参数和仿真参数、 连接类型； 所述仿真模型建立模块包括稳态仿真模块和动态仿真模块， 用于从基本模型库中将相 应的图形化组件模块进行选入和连接， 输入设备 的结构和特性数据， 建立稳态仿真模型和 动态仿真模型； 所述稳态仿真模型是依据各部件的特性方程建立， 表明稳态下系统的输入 和输出关系； 所述动态仿真模型是基于稳态仿真模型， 结合部件特性方程和动态特性 曲线 辨识获得， 表明在非稳态下 各参数随时间变化的关系； 所述仿真计算模块用于依据下发的仿真控制指令和仿真参数数据对供热系统进行仿 真； 所述仿真验证模块用于采用控制变量的方法验证模型的准确度， 通过选取某天具有复 杂工况变化的数据作为模型 的边界条件， 对模型 的精确度进行验证， 以及根据模型验证的 数据与真实数据的对比计算出模型相对误差， 并根据误差大小修改相应结构参数以满足误 差在合理范围内； 所述动态仿真模型是在不同影响参数扰动时， 对系统在各种工况下 的动 态特性进行仿真验证； 所述上位机模块用于与仿真单元进行数据的实时传输， 仿真画面实时展示、 仿真过程 监控和参数调节； 所述仿真应用模块用于下发仿真控制 指令和仿真参数数据， 并基于仿真结果修正仿真 控制指令， 以及应用仿真模型进行 供热系统的诊断、 优化调度和状态预测、 动态预演。 2.根据权利要求1所述的仿真实现系统， 其特征在于， 所述基本模型库包括热工过程模 块库、 控制模块库、 电气系统模块库、 边界条件模块库、 仿 真控制模块库和连接模块库； 将供 热系统划分为热源、 换热器、 散热器、 围护结构和管段部件， 并采用热容量质点系法建立供 热系统各部件数 学模型； 所述热工过程模块库至少包括连接点、 管道、 阀门、 换 热器、 热交换器模块； 所述控制模块库至少包括控制和逻辑回路类型、 执 行机构类型； 所述电气系统模块库至少包括 开关、 负载、 线路、 母线； 所述边界条件 模块库至少包括 参数最大值、 最小值、 平均值、 函数和值传递； 所述仿真控制模块库用于控制仿真速度、 计算的时间步长； 所述连接模块库用于建立模块与模块之间的连接关系， 所述连接模块库至少包括流体 连接类型、 模拟信号连接类型、 数字信号连接类型、 管道连接类型和通用连接类型。 3.根据权利要求1所述的仿真实现系统， 其特征在于： 所述动态仿真模型用于对供热系 统在启动过程、 变负荷、 环境温度以及流 量扰动的不同工况 下的动态特性进行仿真验证； 所述仿真控制指令包括仿真启停指令和模型参数设定指令； 所述仿真参数 数据包括仿真初始条件数据、 边界条件数据和参与仿真计算数据。 4.根据权利要求1所述的仿真实现系统， 其特 征在于：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115238499 A 2所述仿真单元用于提供参数的编 辑接口给用户， 用户根据自己的实际需求选择相应的 模块与参数； 所述仿真单元开放若干个数据辨识 的接口， 对于系统设备特征值无法获取时， 通过数 据辨识接口运行用户输入的运行数据， 所述仿 真单元自动通过数据辨识的方法从中提取设 备的特征值。 5.根据权利要求2所述的仿真实现系统， 其特 征在于： 所述热源的数 学模型表示 为： 其中， Cb为热源的热容量； Tb为热源的供水温度； Tr,1为一级网回水温度； Tm为热源补给 水温度； Uboiler为热源中燃料输入量的控制变量； Gfule.max为热源额定燃料的消耗量； hfule为 燃料的热值； ηboiler为热源的热 效率； cw为水的比热容； Gm为热源的补水流量； Udw为供热管 网 循环水流 量控制变量， 取值0～1； Gdw为热源内热介质的流 量； 所述换热器的数 学模型表示 为： 其中， C1为换热器一级网侧的总热容量； C2为换热器二级网侧的总热容量； Ts,1为换热器 一级网供水温度； Tr,1为换热器一级网回水温度； TL为换热器对数平均温差； G1为换热器一级 网热介质的质量流量； G2为二级网热介质的质量流量； Ts,2为换热器二级网供水温度； Tr,2为 换热器二级网回水温度； 所述散热器的数 学模型表示 为： 其中， Ch为热用户散热器的热容量； Tave为散热器内热媒的平均温度； Ts,2为二级网供水 温度； Tr,2为二级网回水温度； K为散热器传热系数； cw为水的比热容； Ah为散热器的散热面 积； Gw为散热器的质量 流量； 所述围护结构的数 学模型包括： 具有蓄热 特性的围护结构外表面热平衡方程表示 为： Ae,ihout(Tw‑Tout,e)+2nKe,iAe,i(T1‑Tout,e)＝0； 具有蓄热 特性的围护结构内各层间热平衡方程表示 为： 具有蓄热 特性的围护结构内表面热平衡方程表示 为：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115238499 A 3