电供暖控制系统给定值优化及软启动控制策略研究

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电供暖作为一种新能源供暖系统,近年来被广泛应用于校园采暖,具有环保、节能、经济、安全等优点,但目前各类电供暖负荷仅处于满足供热需求的调控状态,如何深入挖掘其调节潜能,将是重要的研究方向。本文对校园电供暖在启动过程中的负荷控制做分析研究。首先介绍了常见的电供暖方案及其特点,根据东北地区的气候条件等因素做适配性研究。并介绍了校园电供暖的软启动方案以及需要解决的技术问题,根据校园内各类房间的供热需求和重要程度分为5级负荷房间,为提高校园电供暖负荷调节的精度,引用了灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO),并对此算法采用了不同策略的改进,提出4种改进GWO,基于23种基准测试函数对原算法进行寻优精度对比,再对其他改进GWO进行收敛性对比,用来验证改进算法的有效性和普适性,选出最佳改进效果的GWO完成课题仿真。其次验证改进GWO在电供暖系统应用的可行性。以三相不平衡问题为算例,针对此问题寻求合适的负载接入相别,对智能换相的投切方式进行了合理描述,为了降低三相不平衡度的同时需要考虑换相开关寿命,建立了以三相不平衡度和换相次数为优化目标的数学模型;通过算例证明,改进后的GWO会使投切换相次数减小的同时也使得三相不平衡度迭代至更小,达到了理想的换相效果,验证了改进GWO在电供暖系统的应用具有一定优势。最后根据5级负荷房间的供热需求以及房间重要性提出了一种新的软启动控制策略,此策略首先需要在室外条件稳定的状况下测取温升数据,并定义输入功率为给定值,对数据做插值处理后得到电供暖设备在最小时间分辨率下的温升,然后建立考虑分级升温及总能耗两种约束条件的适应度函数,完成适应度函数的建模,将插值后的给定值作为输入,通过改进GWO对适应度函数模型进行迭代求解,输出解作为最优给定值,最后分析了分级升温的效果。实验表明,该控制策略能够根据重点区域升温效果、非重点区域升温效果以及总耗能之间的相对重要性来在耗能与升温之间寻求平衡,不仅有效降低了温升过程中的总能耗同时也兼备分级升温的特点,进而节省电供暖系统的初投资,为电供暖软启动研究方向提供了一种可行方案。
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