水蓄能斜溫層動態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水蓄能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水蓄能斜溫層動態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國家大部分地區(qū)實行峰谷電價（峰段電價、平段電價和谷段電價）政策，即不 同時段執(zhí)行不同的電費單價，以引導(dǎo)用戶合理調(diào)整用電負(fù)荷，實現(xiàn)電力資源有效配置。
[0003] 自然分層水蓄能是基于水因密度不同而形成不同溫度的分層原理，低溫水由于密 度相對較大而聚集在蓄能裝置下部，高溫水密度較小聚集在蓄能裝置上部。因此，在谷段電 價時段將冷量或熱量通過蓄能裝置儲存起來，在峰段電價或平段電價將冷量或熱量釋放出 來，就可以實現(xiàn)節(jié)約電費的目的。
[0004] 在自然分層水蓄能的蓄能裝置中，介于低溫水與高溫水之間將產(chǎn)生一個溫度變化 較大的梯度區(qū)，此區(qū)域通常稱為"斜溫層"，其功能就如同一道界線將低溫水與高溫水隔離， 并防止低溫水與高溫水在垂直方向混合，斜溫層的厚薄程度是評價蓄能裝置性能的重要指 標(biāo)，因此需要對其進(jìn)行監(jiān)測。
[0005] 現(xiàn)有測量斜溫層的方法是：在蓄能裝置1內(nèi)沿蓄水深度方向均勻間隔設(shè)置溫度傳 感器Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7……Tn，根據(jù)多個相鄰的溫度傳感器直接測得的溫度值來判 斷斜溫層厚度區(qū)間，如圖1所示。例如，圖1中蓄能裝置內(nèi)的溫度傳感器按〇. 5m垂直均勻 間隔布置，蓄能設(shè)計工況為蓄冷溫度4°C，放冷回水溫度為12°C，則若溫度傳感器T3測量 的溫度值是4. 3°C，溫度傳感器T4測量的溫度值是9. 6°C，溫度傳感器T5測量的溫度值是 11. 8°C，則認(rèn)為斜溫層厚度在0. 5m-lm之間。
[0006] 然而，現(xiàn)有的測量斜溫層的方法存在以下缺陷：
[0007] 1、因設(shè)置的溫度傳感器是間隔離散排列的，測量的精確度取決于相鄰兩個溫度傳 感器的間隔距離，其誤差范圍為"0-兩個相鄰溫度傳感器的間隔距離"，而通常斜溫層厚度 會在1. 0m以內(nèi)，溫度傳感器的設(shè)置間隔一般為0. 5m，因此斜溫層厚度的測量誤差會很大。
[0008] 2、斜溫層厚度的測量依賴于溫度傳感器的設(shè)置間隔作為參考標(biāo)尺，同時需要多個 相鄰溫度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷。因此當(dāng)溫度傳感器的設(shè)置間隔為不規(guī)則或多個相鄰溫度 傳感器中出現(xiàn)一個或一個以上溫度傳感器故障時，將難以對斜溫層厚度進(jìn)行判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種提高斜溫層測量精度的水蓄能斜溫層動 態(tài)監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
[0010] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種水蓄能斜溫層動態(tài)監(jiān)測方 法，包括以下步驟：
[0011] S1、采集蓄能裝置中溫度傳感器感測到的溫度值Ti;所述蓄能裝置內(nèi)安裝有多個 所述溫度傳感器，多個所述溫度傳感器在垂直方向上自下而上間隔排布；
[0012] S2、按以下公式確定斜溫層厚度的溫度區(qū)間；
[0013]
[0014] 其中，0為無因次溫度，0 < 0 < 1 ;Tc為所述蓄能裝置預(yù)定的冷水溫度，Th為所 述蓄能裝置預(yù)定的溫水溫度；當(dāng)9為0.125~0. 875,則確定Ti在0從0.125~0.875之 間變化的溫度為斜溫層厚度的溫度區(qū)間；
[0015]S3、采集通過Ti獲得0為0.125時所述蓄能裝置上部水管或下部水管的流量值 Q1，以及通過Ti獲得0為0.875時所述蓄能裝置上部水管或下部水管的流量值Q2;
[0016]S4、按以下公式計算通過所述溫度傳感器位置處的斜溫層厚度Hi:
[0017] Hi= [Q1-Q2 [/A
[0018] 其中，A為所述蓄能裝置的橫截面積。
[0019] 優(yōu)選地，重復(fù)執(zhí)行步驟S1-S4,獲得斜溫層通過所述蓄能裝置中每一個溫度傳感器 時的厚度。
[0020] 優(yōu)選地，該水蓄能斜溫層動態(tài)監(jiān)測方法還包括以下步驟：
[0021] S5、按以下公式計算所述蓄能裝置在蓄能過程的平均斜溫層厚度H:
[0022] H= (H1+H2+…+Hn)/n;
[0023]n為所述溫度傳感器的數(shù)量，H1+H2+…+Hn為所有溫度傳感器對應(yīng)的斜溫層的厚 度總和。
[0024] 優(yōu)選地，在所述蓄能裝置的垂直方向上，從上到下依次采集每一溫度傳感器感測 到的溫度值Ti，以處理獲得斜溫層依次通過每一所述溫度傳感器時的厚度Hi。
[0025] 優(yōu)選地，所述步驟S1之前，在所述蓄能裝置上部水管或下部水管安裝流量計。
[0026] 優(yōu)選地，所述步驟S1包括：
[0027] 溫度傳感器將感測到的溫度信號發(fā)送至處理中心；
[0028] 處理中心根據(jù)所收到的溫度信號進(jìn)行處理，獲得溫度值。
[0029] 本發(fā)明還提供一種水蓄能斜溫層動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括：
[0030] 采集蓄能裝置中溫度傳感器感測到的溫度值Ti的第一采集模塊；
[0031] 根據(jù)采集的溫度值Ti計算0以確定斜溫層厚度的溫度區(qū)間的第一計算模塊；
[0032] 采集通過Ti獲得0為0.125時所述蓄能裝置上部水管或下部水管的流量值Q1、 以及通過Ti獲得0為0.875時所述蓄能裝置上部水管或下部水管的流量值Q2的第二采 集豐旲塊；以及
[0033] 根據(jù)采集的流量值Q1、Q2和所述蓄能裝置的橫截面積A計算通過所述溫度傳感器 位置處的斜溫層厚度Hi的第二計算模塊。
[0034] 優(yōu)選地，所述第一計算模塊按以下公式計算0以確定斜溫層厚度的溫度區(qū)間：
[0035]
[0036] 其中，0 <
0 < 1 ;Tc為所述蓄能裝置預(yù)定的冷水溫度，Th為所述蓄能裝置預(yù)定的 溫水溫度；當(dāng)9為0. 125~0. 875,則確定Ti在0從0. 125~0. 875之間變化的溫度為 斜溫層厚度的溫度區(qū)間；
[0037] 所述第二計算模塊按以下公式計算通過所述溫度傳感器位置處的斜溫層厚度 Hi：
[0038] Hi=丨Q1-Q2 丨/A。
[0039] 優(yōu)選地，所述第二計算模塊還按以下公式計算所述蓄能裝置在蓄能過程的平均斜 溫層厚度H:
[0040]H= (H1+H2+…+Hn)/n;
[0041]n為所述蓄能裝置中所述溫度傳感器的數(shù)量，H1+H2+…+Hn為所有溫度傳感器對 應(yīng)的斜溫層的厚度總和。
[0042] 優(yōu)選地，該動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)還包括處理中心；
[0043] 所述處理中心根據(jù)所述溫度傳感器的溫度信號進(jìn)行處理，獲得溫度值Ti;
[0044] 所述第一采集模塊采集經(jīng)所述處理中心處理獲得的所述溫度值Ti。
[0045] 本發(fā)明的有益效果：在各個溫度傳感器位置處對斜溫層厚度的動態(tài)測量計算，提 高了斜溫層厚度的測量精度；斜溫層厚度的測量不依賴于溫度傳感器的設(shè)置間隔，同時不 需要多個相鄰的溫度傳感器數(shù)據(jù)，降低了對溫度傳感器的設(shè)置及數(shù)量要求。
【附圖說明】
[0046] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0047] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖2是本發(fā)明中的蓄能裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0049] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明 本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0050] 參考圖2,本發(fā)明一實施例的水蓄能斜溫層動態(tài)監(jiān)測方法，包括以下步驟：
[0051]S1、采集蓄能裝置2中溫度傳感器3感測到的溫度值Ti。
[0052] 在蓄能裝置2內(nèi)安裝有多個溫度傳感器3,多個溫度傳感器3在垂直方向上自下而 上間隔排布。將多個以n表示，則有n個溫度傳感器3,n為正整數(shù)；溫度值Ti中，i為1、 2、3……n。例如，采集的第一個溫度傳感器3的溫度值為T1，第二個則為T2,以此類推，第 n個則為Tn。
[0053] 在該步驟S1之前，在蓄能裝置2上部水管21或下部水管22上安裝流量計4以采 集流量值。通常，蓄能裝置2上部水管21的進(jìn)水流量和下部水管22的出水流量相同，因此 可只在其中一處安裝流量計4。
[0054] 步驟S1可包括：
[0055] 溫度傳感器3將感測到的溫度信號發(fā)送至處理中心；
[0056] 處理中心根據(jù)所收到的溫度信號進(jìn)行處理，獲得溫度值。
[0057] 其中，處理中心可采用計算機(jī)實現(xiàn)、或集成在計算機(jī)中。
[0058]S2、按以下公式確定斜溫層厚度的溫度區(qū)間；
[0059]
[0060] 其中，0為無因次溫度，0 < 0 < 1 ;Tc為蓄能裝置預(yù)定的冷水溫度，Th為蓄能裝 置預(yù)定的溫水溫度；當(dāng)9為〇. 125~0. 875,則確定Ti在0從0. 125~0. 875之間變化 的溫度為斜溫層厚度的溫度區(qū)間。即：將采集的溫度值Ti代入上述式中計算0，當(dāng)0的 數(shù)值落在〇. 125~0. 875的范圍內(nèi)時，可通過溫度傳感器3所感測的溫度值Ti確定斜溫層 厚度的范圍。
[0061] 例如，在蓄能裝置2預(yù)定的冷水溫度Tc為4°C，蓄能裝置2預(yù)定的溫水溫度Th為 12°C的情況下，通過溫度傳感器3感測得到的溫度值Ti，當(dāng)Ti為5°C時，0等于0. 125,該 溫度傳感器3將感測到的溫度信號發(fā)送至處理中心，觸發(fā)斜溫層動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)模塊 按照S3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及后續(xù)邏輯計算，以獲得斜溫層厚度。
[0062]S3、采集通過Ti獲得0為0.125時蓄能裝置上部水管或下部水管的流量值Q1，以 及通過Ti獲得0為0. 875時蓄能裝置上部水管或下部水管的流量值Q2。
[0063] 該步驟S3中，多次采集溫度傳感器3的實時溫度值，并通過S2中公式計算獲得 0;當(dāng)0為0.125時采集流量值Q1，當(dāng)0為0.875時采集流量值Q2。
[0064]S4、按以下公式計算通過溫度傳感器3位置處的斜溫層厚度Hi:
[0065] Hi= [Q1-Q2 [