CN111829059B - 一种供热***动态建模方法、模型及调控*** - Google Patents

一种供热***动态建模方法、模型及调控*** Download PDF

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CN111829059B CN202010651856.0A CN202010651856A CN111829059B CN 111829059 B CN111829059 B CN 111829059B CN 202010651856 A CN202010651856 A CN 202010651856A CN 111829059 B CN111829059 B CN 111829059B
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Abstract

本发明提供一种供热***动态建模方法、模型及调控***。所述建模方法包括：获取室外气象参数、集中供热***的拓扑结构以及运行工况测试数据；采用流量流法建立集中供热***中直埋管道、换热站以及含散热器热用户的动态能量流模型；结合室外气象参数，将建立的直埋管道、换热器和含散热器建筑物热用户的能量流模型按照获取的拓扑结构连接成集中供热***的动态能量流模型。所述集中供热***能量流模型描述了热量从网侧到用户侧的动态传递过程，对优化供热***调节策略、提高供热***运行管理水平具有指导意义。

Description

一种供热***动态建模方法、模型及调控***
【技术领域】
本发明涉及供热***技术领域，尤其涉及一种供热***动态建模方法、模型及调控***。
【背景技术】
集中供热***主要由热源、换热站、供热管网和热用户构成，热源生产的高温蒸汽通过汽水换热器加热一次网中的循环水，一次网中的循环水经过供热管网运输后，在二级换热站中与二次网中的循环水完成热量交换。二次网循环水再通过管道运输至用户端散热器完成供热任务。
在实际运行过程中，集中供热***存在如下问题：(1)在供暖期间，为了保持供热***工质的压力和流速要求，需要一直保持循环水泵的大功率运行，在变负荷工况下能量消耗尤甚；(2)供热***的规模较大，涉及到的管道以及其他设备很多，而且大部分管道是埋在地下的，缺少对这些设备运行时的实时数据，不利于管理；(3)当供热***不在稳定工况运行时，容易造成工况失调，近端的用户热量传输迟延小，热量损失小，温度偏高；远端的用户热量传输迟延大，热量损失大，室内温度却达不到设计温度，而无论是室内温度过高还是过低都降低了用户的舒适度；(4)***的鲁棒性差，当设备发生故障时，不能及时向调度员报警以及快速定位，造成能耗的增加和用户的不适。
因此，有必要研究一种供热***动态建模方法、模型及调控***来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种供热***动态建模方法、模型及调控***，以改善近端和远端用户热量传输迟延时间不同和传热损失不同而导致的冷热失调问题。
一方面，本发明提供一种供热***动态建模方法，所述方法包括以下步骤：
(1)获取室外气象参数、集中供热***的拓扑结构以及运行工况测试数据；
(2)采用能量流法建立集中供热***中直埋管道、换热器以及含散热器热用户的动态能量流模型，分别用于描述直埋管道、换热器以及含散热器建筑物热用户中的热交换过程；
(3)结合室外气象参数，将建立的直埋管道、换热器和含散热器建筑物热用户的能量流模型按照获取的拓扑结构连接成集中供热***的动态能量流模型，进而描述热量从网侧到用户侧的动态传递过程。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤(1)中室外气象参数包括小时数、温度和太阳辐射强度，所述温度和太阳辐射强度折算为室外空气综合温度：
Figure BDA0002575269850000031
其中，Tsa:室外空气综合温度，单位：K；
Ta,out:室外空气温度，单位：K；
ρ:围护结构外表面的辐射吸收系数，小于1；
I:太阳辐射强度，单位：W/m2；
ha,out:围护结构与室外空气的对流换热系数，单位：W/(m2·K)。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤(2)中采用能量流法建立集中供热***中直埋管道的动态能量流模型建立方法为：通过热力学第一定律建立直埋管道的传热微分方程；
Figure BDA0002575269850000032
Figure BDA0002575269850000033
其中，Td,Tp,Ts:管内流体、管壁和土壤表面温度，单位：K；
Cd,Cp:管内流体和管壁热容，单位：KJ/K；
热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，J/(kg·K)；
Gd:流体热容量流，单位：KW/K；
热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，单位：kg/s；c为流体的比热容，J/(kg·K)；
k:流体和管壁间对流换热系数，单位：KW/(m2·K)；
δi(i＝1,2,3):保温材料、保温层外壳和土壤厚度，单位：Km；
λp,λi(i＝1,2,3):管壁、保温材料、保温层外壳和土壤导热系数，单位：KW/(m·K)；
A,Ai(i＝1,2,3):管内流体、管壁、保温层外壳和土壤相邻两层之间热交换面积，单位：Km2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤(2)中对直埋管道传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为电势差，换热量比拟为电流，温差和换热量的比值比拟为电阻，热容比拟为电容，所述直埋管道传热微分方程改写成：
Figure BDA0002575269850000041
其中，Td,in(t):管道入口流体温度，单位：K；
Rd:管内流体和管道壁面的等效传热热阻，单位：K/W，该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000043
计算，其中ad＝(kA)d/Gd；
Rs:管道壁面和土壤的等效传热热阻，单位：K/W，该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000042
计算。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤(2)中换热器的动态能量流模型具体为：通过热力学第一定律建立换热器的传热微分方程：
Figure BDA0002575269850000051
Figure BDA0002575269850000052
Figure BDA0002575269850000053
Tc,Th,Tw:冷流体、热流体和换热器壁面温度，单位：K；
Cc,Ch,Cw:换热器内冷热流体以及壁面热容，单位：J/K；
热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，单位：J/(kg·K)；
Gc,Gh:冷热流体热容量流，单位：W/K；
热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，单位：kg/s；c为流体的比热容，单位：J/(kg·K)；
kc,kh:冷热流体和换热器壁面间对流换热系数，单位：W/(m2·K)；
λw:换热器壁面导热系数，单位：W/(m·K)；
Ac,Ah:冷热流体和换热器壁面热交换面积，单位：m2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤(2)中对换热器传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为驱动势，换热量比拟为电流，温差和换热量之间的比值比拟为传热热阻，热容比拟为电容，所述换热器传热微分方程可改写成：
Figure BDA0002575269850000054
Tc,in(t),Th,in(t):换热器冷流体入口温度、热流体入口温度，单位：K；
Rh:热流体和换热器壁面的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000064
计算，其中ah＝(kA)h/Gh；
Rc:换热器壁面和冷流体的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000065
计算，其中ac＝(kA)c/Gc。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤(2)中含散热器建筑物热用户的动态能量流模型具体为：通过热力学第一定律建立含散热器建筑物热用户的传热微分方程；
Figure BDA0002575269850000061
Figure BDA0002575269850000062
Figure BDA0002575269850000063
Tr,Td,Ta,Tsa:散热器壁面、内部流体、室内及室外综合温度，单位：K；
Cr,Cd,Ca:散热器壁面、内部流体和室内空气热容，J/K；
热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，单位：kg，c为物质比热容，单位：J/(kg·K)；
Gd:散热器流体热容量流，单位：W/K；
热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，单位：kg/s；c为流体的比热容，单位：J/(kg·K)；
kd,ka:散热器壁面和内部流体以及室内空气对流换热系数，单位：W/(m2·K)；
δi(i＝1～4):各层维护结构材料厚度，单位：m；
λw,λi(i＝1～4):散热器壁面以及各层维护结构材料导热系数，单位：W/(m·K)；
hi(i＝1,2):墙体和室内外空气的对流换热系数，单位：W/(m2·K)；
Ad,Aa,A:散热器壁面与内部流体、室内空气热交换面积以及室内空气与外墙体热交换面积，单位：m2。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤(2)中对含散热器建筑物热用户传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为驱动势，换热量比拟为电流，温差和换热量之间的比值比拟为传热热阻，热容比拟为电容，所述含散热器建筑物热用户微分方程可改写成：
Figure BDA0002575269850000071
Figure BDA0002575269850000072
Td,in(t):散热器流体入口温度单位：，K；
Rd:散热器壁面与散热器内流体的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000073
计算，其中ad＝(kA)d/Gd；
Ra:散热器壁面和室内空气的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过Ra＝1/(kA)a计算；
Rsa:室内空气和室外空气的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000081
计算。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种供热***动态模型，所述动态模型包括：
直埋管道动态能量流模型，用于描述直埋管道中的热交换过程；
换热器动态能量流模型，用于描述换热器中的热交换过程；
含散热器建筑物热用户能量流模型，用于描述含散热器建筑物热用户中的热交换过程；
所述动态模型结合室外气象参数，将直埋管道动态能量流模型、换热器动态能量流模型和含散热器建筑物热用户动态能量流模型按照集中供热***的拓扑结构连接成供热***动态模型。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种供热***动态调控***，所述***包括：
数据采集模块，用于获取获取室外气象参数、集中供热***的拓扑结构以及运行工况测试数据；
供热***动态表征模块，通过供热***动态模型描述热量从网侧到用户侧的动态传递过程，所述供热***动态表征模块包括：直埋管道动态能量流模型、换热器动态能量流模型和含散热器建筑物热用户能量流模型；
动态调控模块，通过供热***动态表征模块评估热量在各个部分传递时的迟延和损失，根据分析得到的热量从源侧输运到用户侧整个过程的动态特性，为集中供热***的进行调度控制。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1、集中供热***规模较大，涉及到的管道、换热器以及热用户众多，本发明基于能量流法建立了直埋管道、换热器以及建筑物热用户的动态能量流模型，可准确评估热量在各个部分传递时的迟延和损失；
2、本发明可以在前述技术效果的基础上，分析热量从源侧输运到用户侧整个过程的动态特性，为集中供热***的调度控制提供了精确的数据，可有效改善热用户因为到换热站管道长度不等而导致的冷热不均的问题。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的集中供热***结构示意图；
图2为实施例1中直埋管道结构示意图；
图3为实施例1中直埋管道等效热阻网络图；
图4为实施例1中换热器结构示意图；
图5为实施例1中换热器等效热阻网络图；
图6为实施例1中含散热器建筑物热用户结构示意图；
图7为实施例1中含散热器建筑物热用户等效热阻网络图；
图8为实施例2中室外综合空气温度和基于本发明建模模拟得到的室内空气温度曲线图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
如图2-图7所示，本发明一种构建集中供热***模型的方法包括以下步骤：
计算室外空气综合温度：建筑物维护结构外表面除了与室外空气因温差产生热交换外，还受到太阳辐射的作用。为了简化计算，可以将围护结构与室外空气对流换热以及接受太阳辐射两者的共同作用折算为一个室外气象参数：
Figure BDA0002575269850000111
Tsa:室外空气综合温度，K；
Ta,out:室外空气温度，K；
ρ:围护结构外表面的辐射吸收系数，小于1；
I:太阳辐射强度，W/m2；
ha,out:围护结构与室外空气的对流换热系数，W/(m2·K)。
建立直埋管道动态能量流模型：应用热力学第一定律建立直埋管道的传热微分方程：
Figure BDA0002575269850000112
Figure BDA0002575269850000113
Td,Tp,Ts:管内流体、管壁和土壤表面温度，K；
Cd,Cp:管内流体和管壁热容，J/K。热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，J/(kg·K)；
Gd:流体热容量流，W/K。热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，kg/s；c为流体的比热容，J/(kg·K)；
k:流体和管壁间对流换热系数，W/(m2·K)；
δi(i＝1,2,3):保温材料、保温层外壳和土壤厚度，m；
λp,λi(i＝1,2,3):管壁、保温材料、保温层外壳和土壤导热系数，W/(m·K)；
A,Ai(i＝1,2,3):管内流体、管壁、保温层外壳和土壤相邻两层之间热交换面积，m2。
进一步地，对所述直埋管道传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为电势差，换热量比拟为电流，温差和换热量的比值比拟为电阻，热容比拟为电容，所述直埋管道传热微分方程可改写成：
Figure BDA0002575269850000121
Td,in(t):管道入口流体温度，K；
Rd:管内流体和管道壁面的等效传热热阻，K/W。该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000122
计算，其中ad＝(kA)d/Gd；
Rs:管道壁面和土壤的等效传热热阻，K/W。该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000123
计算。
建立换热器动态能量流模型：应用热力学第一定律建立换热器的传热微分方程：
Figure BDA0002575269850000124
Figure BDA0002575269850000125
Figure BDA0002575269850000126
Tc,Th,Tw:冷流体、热流体和换热器壁面温度，K；
Cc,Ch,Cw:换热器内冷热流体以及壁面热容，J/K。热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，J/(kg·K)；
Gc,Gh:冷热流体热容量流，W/K。热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，kg/s；c为流体的比热容，J/(kg·K)；
kc,kh:冷热流体和换热器壁面间对流换热系数，W/(m2·K)；
λw:换热器壁面导热系数，W/(m·K)；
Ac,Ah:冷热流体和换热器壁面热交换面积，m2。
进一步地，对所述换热器传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为驱动势，换热量比拟为电流，温差和换热量之间的比值比拟为传热热阻，热容比拟为电容，所述换热器传热微分方程可改写成：
Figure BDA0002575269850000131
Tc,in(t),Th,in(t):换热器冷流体入口温度、热流体入口温度，K；
Rh:热流体和换热器壁面的等效传热热阻，K/W。该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000132
计算，其中ah＝(kA)h/Gh；
Rc:换热器壁面和冷流体的等效传热热阻，K/W。该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000133
计算，其中ac＝(kA)c/Gc。
建立含散热器建筑物热用户动态能量流模型：应用热力学第一定律建立含散热器建筑物热用户的传热微分方程：
Figure BDA0002575269850000141
Figure BDA0002575269850000142
Figure BDA0002575269850000143
Tr,Td,Ta,Tsa:散热器壁面、内部流体、室内及室外综合温度，K；
Cr,Cd,Ca:散热器壁面、内部流体和室内空气热容，J/K。热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，J/(kg·K)；
Gd:散热器流体热容量流，W/K。热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，kg/s；c为流体的比热容，J/(kg·K)；
kd,ka:散热器壁面和内部流体以及室内空气对流换热系数，W/(m2·K)；
δi(i＝1～4):各层维护结构材料厚度，m；
λw,λi(i＝1～4):散热器壁面以及各层维护结构材料导热系数，W/(m·K)；
hi(i＝1,2):墙体和室内外空气的对流换热系数，W/(m2·K)；
Ad,Aa,A:散热器壁面与内部流体、室内空气热交换面积以及室内空气与外墙体热交换面积，m2。
进一步地，对所述含散热器建筑物热用户传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为驱动势，换热量比拟为电流，温差和换热量之间的比值比拟为传热热阻，热容比拟为电容，所述含散热器建筑物热用户微分方程可改写成：
Figure BDA0002575269850000151
Figure BDA0002575269850000152
Td,in(t):散热器流体入口温度，K；
Rd:散热器壁面与散热器内流体的等效传热热阻，K/W。该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000153
计算，其中ad＝(kA)d/Gd；
Ra:散热器壁面和室内空气的等效传热热阻，K/W。该传热热阻通过Ra＝1/(kA)a计算；
Rsa:室内空气和室外空气的等效传热热阻，K/W。该传热热阻通过
Figure BDA0002575269850000154
计算。
本发明还提供一种供热***动态模型基于上述方法，所述动态模型包括：
直埋管道动态能量流模型，用于描述直埋管道中的热交换过程；
换热器动态能量流模型，用于描述换热器中的热交换过程；
含散热器建筑物热用户能量流模型，用于描述含散热器建筑物热用户中的热交换过程；
所述动态模型结合室外气象参数，将直埋管道动态能量流模型、换热器动态能量流模型和含散热器建筑物热用户动态能量流模型按照集中供热***的拓扑结构连接成供热***动态模型。
本发明还包括一种供热***动态调控***，包括上述动态模型，所述***包括：
数据采集模块，用于获取获取室外气象参数、集中供热***的拓扑结构以及运行工况测试数据；
供热***动态表征模块，通过供热***动态模型描述热量从网侧到用户侧的动态传递过程，所述供热***动态表征模块包括：直埋管道动态能量流模型、换热器动态能量流模型和含散热器建筑物热用户能量流模型；
动态调控模块，通过供热***动态表征模块评估热量在各个部分传递时的迟延和损失，根据分析得到的热量从源侧输运到用户侧整个过程的动态特性，为集中供热***的进行调度控制
实施例2
以实施例2说明如何利用实施例1中的部件能量流模型构建集中供热***的动态能量流模型。如图1所示，模拟的一次热力管网为单热源枝状管网，包含2个二次换热站，换热站采用逆流板式换热器进行换热，一次管网采用的管道公称直径为300mm，管道长度为2km，设计流速为0.6m/s，设计供回水温度为125/70℃，二次网采用的管道公称直径为150mm，设计流速为1.6m/s，设计供回水温度65/45℃，每个二次网负责5栋建筑的热负荷，供热半径310m2，其中每栋建筑都有11层，总建筑面积23703.3m2，则每个二次网的供热面积为118516.5m2。由于二次网管道长度较短，因此本实施例中不考虑二次网管道热量传输的迟延和损耗。另外本实施例中先计算单个房间的热负荷，然后再折算为一栋建筑的热负荷，而不是将整栋建筑当成一个整体来建模，以确保建筑物室内温度的上升时间符合现实情况。在上述条件下，根据本发明计算2019年11月20日逐时的室外空气综合温度以及建筑物室内空气温度如图8所示。
因为模拟过程中没有改变散热器的运行参数，因此室内空气温度的变化趋势和室外空气综合温度的变化趋势完全相同，当室外空气综合温度升高时，维持室内设计温度所需的热量变少而散热器的功率保持不变，所以室内空气温度会上升；室外空气综合温度降低时，维持室内设计温度所需的热量变多而散热器的功率保持不变，所以室内空气温度会下降，且图8表明建筑物室内空气的上升时间接近128min，这都符合实际情况。
由于集中供热***规模较大，涉及到的管道、换热器以及热用户众多，本发明基于能量流法建立了直埋管道、换热器以及建筑物热用户的动态能量流模型，可准确评估热量在各个部分传递时的迟延和损失。本发明可以分析热量从源侧输运到用户侧整个过程的动态特性，为集中供热***的调度控制提供了精确的数据，可有效改善热用户因为到换热站管道长度不等而导致的冷热不均的问题。
以上对本申请实施例所提供的一种供热***动态建模方法、模型及调控***，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者***中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种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：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (8)

1.一种供热***动态建模方法，其特征在于，所述建模方法包括以下步骤：
(1)获取室外气象参数、集中供热***的拓扑结构以及运行工况测试数据；
(2)采用能量流法建立集中供热***中直埋管道、换热器以及含散热器热用户的动态能量流模型，分别用于描述直埋管道、换热器以及含散热器建筑物热用户中的热交换过程；
(3)结合室外气象参数，将建立的直埋管道、换热器和含散热器建筑物热用户的能量流模型按照获取的拓扑结构连接成集中供热***的动态能量流模型，进而描述热量从网侧到用户侧的动态传递过程；
所述室外气象参数包括小时数、温度和太阳辐射强度，所述温度和太阳辐射强度折算为室外空气综合温度：
Figure FDA0003297893510000011
其中，Tsa:室外空气综合温度，单位：K；
Ta,out:室外空气温度，单位：K；
ρ:围护结构外表面的辐射吸收系数，小于1；
I:太阳辐射强度，单位：W/m2；
ha,out:围护结构与室外空气的对流换热系数，单位：W/(m2·K)；
所述步骤(2)中采用能量流法建立集中供热***中直埋管道的动态能量流模型建立方法为：通过热力学第一定律建立直埋管道的传热微分方程；
Figure FDA0003297893510000021
Figure FDA0003297893510000022
其中，Td,Tp,Ts:管内流体、管壁和土壤表面温度，单位：K；
Cd,Cp:管内流体和管壁热容，单位：KJ/K；
热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，J/(kg·K)；
Gd:流体热容量流，单位：KW/K；
热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，单位：kg/s；c为流体的比热容，J/(kg·K)；
k:流体和管壁间对流换热系数，单位：KW/(m2·K)；
δi(i＝1,2,3):保温材料、保温层外壳和土壤厚度，单位：Km；
λp,λi(i＝1,2,3):管壁、保温材料、保温层外壳和土壤导热系数，单位：KW/(m·K)；
A,Ai(i＝1,2,3):管内流体、管壁、保温层外壳和土壤相邻两层之间热交换面积，单位：Km2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中对直埋管道传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为电势差，换热量比拟为电流，温差和换热量的比值比拟为电阻，热容比拟为电容，所述直埋管道传热微分方程改写成：
Figure FDA0003297893510000031
其中，Td,in(t):管道入口流体温度，单位：K；
Rd:管内流体和管道壁面的等效传热热阻，单位：K/W，该传热热阻通过
Figure FDA0003297893510000036
计算，其中ad＝(kA)d/Gd；
Rs:管道壁面和土壤的等效传热热阻，单位：K/W，该传热热阻通过
Figure FDA0003297893510000032
计算。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中换热器的动态能量流模型具体为：通过热力学第一定律建立换热器的传热微分方程：
Figure FDA0003297893510000033
Figure FDA0003297893510000034
Figure FDA0003297893510000035
Tc,Th,Tw:冷流体、热流体和换热器壁面温度，单位：K；
Cc,Ch,Cw:换热器内冷热流体以及壁面热容，单位：J/K；
热容通过C＝mc计算，其中m为物质质量，kg，c为物质比热容，单位：J/(kg·K)；
Gc,Gh:冷热流体热容量流，单位：W/K；
热容量流通过公式G＝vmc计算，其中vm为流体的质量流量，单位：kg/s；c为流体的比热容，单位：J/(kg·K)；
kc,kh:冷热流体和换热器壁面间对流换热系数，单位：W/(m2·K)；
λw:换热器壁面导热系数，单位：W/(m·K)；
Ac,Ah:冷热流体和换热器壁面热交换面积，单位：m2。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中对换热器传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为驱动势，换热量比拟为电流，温差和换热量之间的比值比拟为传热热阻，热容比拟为电容，所述换热器传热微分方程可改写成：
Figure FDA0003297893510000041
Tc,in(t),Th,in(t):换热器冷流体入口温度、热流体入口温度，单位：K；
Rh:热流体和换热器壁面的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure FDA0003297893510000042
计算，其中ah＝(kA)h/Gh；
Rc:换热器壁面和冷流体的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure FDA0003297893510000043
计算，其中ac＝(kA)c/Gc。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中含散热器建筑物热用户的动态能量流模型具体为：通过热力学第一定律建立含散热器建筑物热用户的传热微分方程；
Figure FDA0003297893510000044
Figure FDA0003297893510000045
Figure FDA0003297893510000046
Tr,Td,Ta,Tsa:散热器壁面、内部流体、室内及室外综合温度，单位：K；
Cr,Cd,Ca:散热器壁面、内部流体和室内空气热容，J/K；
Gd:散热器流体热容量流，单位：W/K；
kd,ka:散热器壁面和内部流体以及室内空气对流换热系数，单位：W/(m2·K)；
δi(i＝1～4):各层维护结构材料厚度，单位：m；
λw,λi(i＝1～4):散热器壁面以及各层维护结构材料导热系数，单位：W/(m·K)；
hi(i＝1,2):墙体和室内外空气的对流换热系数，单位：W/(m2·K)；
Ad,Aa,A:散热器壁面与内部流体、室内空气热交换面积以及室内空气与外墙体热交换面积，单位：m2。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中对含散热器建筑物热用户传热微分方程进行简化、积分并结合热电比拟理论，将温差比拟为驱动势，换热量比拟为电流，温差和换热量之间的比值比拟为传热热阻，热容比拟为电容，所述含散热器建筑物热用户微分方程可改写成：
Figure FDA0003297893510000051
Figure FDA0003297893510000052
Td,in(t):散热器流体入口温度， 单位： K；
Rd:散热器壁面与散热器内流体的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure FDA0003297893510000062
计算，其中ad＝(kA)d/Gd；
Ra:散热器壁面和室内空气的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过Ra＝1/(kA)a计算；
Rsa:室内空气和室外空气的等效传热热阻，单位：K/W；该传热热阻通过
Figure FDA0003297893510000061
计算。
7.一种供热***动态模型，包括上述权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，所述动态模型包括：
直埋管道动态能量流模型，用于描述直埋管道中的热交换过程；
换热器动态能量流模型，用于描述换热器中的热交换过程；
含散热器建筑物热用户能量流模型，用于描述含散热器建筑物热用户中的热交换过程；
所述动态模型结合室外气象参数，将直埋管道动态能量流模型、换热器动态能量流模型和含散热器建筑物热用户动态能量流模型按照集中供热***的拓扑结构连接成供热***动态模型。
8.一种供热***动态调控***，包括上述权利要求7所述的动态模型，其特征在于，所述***包括：
数据采集模块，用于获取获取室外气象参数、集中供热***的拓扑结构以及运行工况测试数据；
供热***动态表征模块，通过供热***动态模型描述热量从网侧到用户侧的动态传递过程，所述供热***动态表征模块包括：直埋管道动态能量流模型、换热器动态能量流模型和含散热器建筑物热用户能量流模型；
动态调控模块，通过供热***动态表征模块评估热量在各个部分传递时的迟延和损失，根据分析得到的热量从源侧输运到用户侧整个过程的动态特性，为集中供热***的进行调度控制。
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