具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地描述。

本申请的说明书、权利要求书及附图中的术语“第一”和“第二”等仅用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备等，没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元等，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备等固有的其它步骤或单元。

在本文中提及的“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上，“至少两个(项)”是指两个或三个及三个以上，“和/或”，用于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：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”。

本发明实施例提供了供热系统的调度控制方法、装置、设备及存储介质，为更清楚的描述本发明的方案，下面先介绍一些本申请实施例提供的供热系统的调度控制方法、装置、设备及存储介质所涉及的知识。

供热系统：供热系统一般包括热源、供热管网以及热用户三部分。热源主要有热电厂、区域性的锅炉房、工业余热、核能以及地热等，具有容量大、产热效率高、燃料消耗少、环保、节约劳动力和占地面积小等优点，可以提供热量。供热管网一般是从热源出发，从热源通往建筑物热力入口的供热管道，多个供热管路形成供热管网，起到传递热量的作用。热用户是指用户侧接受热量的装置和设备，满足用户的用热需求。

供热管网：供热管网分为供热管路和回热管路，具体可参考图1所示的供热系统的架构图。在图1中，供热管网包括供热管路102和回热管路104，供热管路102和回热管路104均与热源101和热用户102相连接。在供热过程中，热源101加热介质，加热后的高温介质通过供热管路102流向热用户103，高温介质在热用户103放热后成为低温介质，为用户提供热量，经过回热管路104流回热源101，如此反复循环。在图1中，102A为供热管路102与热源101与相连接的一端，102B为供热管路102与热用户103与相连接的一端，104A为回热管路104与热源101相连接的一端，104B为回热管路104与热用户103相连接的一端。在本申请的一些实施例中，热源101也可以称为热源侧，热用户103也可以称为热用户侧，102A也可以称为供热管路的热源侧，102B也可以称为供热管路末端或供热管路的热用户侧，104A也可以称为回热管路末端或回热管路的热源侧，104B也可以称为回热管路的热用户侧。

目标函数和约束条件：在对于某个问题的优化设计中，目标函数是用设计变量来表示的所追求的目标形式，从工程意义上来说，目标函数是系统的性能标准，比如一件产品的最短生产时间、最小能量消耗等，建立目标函数的过程是寻找设计变量与目标的关系的过程。目标函数又取决于设计变量，而设计变量的取值范围都有各种限制条件，如强度、时间等。每个限制条件都可写成包含设计变量的函数，称为约束条件或设计约束。

随着科学技术的发展，人们应对极端寒冷天气的手段日益增多，其中最主要的手段是构建供热系统。供热系统一般包括热源、供热管网以及热用户三部分，主要利用电力和天然气供热，这两种供热方式基本相同，热源通过电或者天然气将锅炉中的水加热到一定温度提供热量，再由供热管网将热水传输到热用户，满足用户的用热需求。目前供热系统所采用的优化调度方法，通常是将系统设计人员预先设计的调度方案和现场运行人员对供热系统的调度经验结合，从而控制系统的输出热量。但在实际情况中，这种方法由于较为依赖调度人员的经验，难以准确控制系统的供热功率，进而产生过多或者过少的热量，导致系统的运行效能低。

针对上述方法中存在的缺陷，本申请实施例提供了一种供热系统的调度控制方法。如图2所示，该方法可包括以下步骤：

201、调度装置获取第一信息，该第一信息包括供热系统的状态信息。

上述调度装置可以是电脑、手机、工业上的控制设备、可穿戴设备，也可以是其他带有数据存储和计算功能的终端设备，本实施例对此不做限定。

上述供热系统包括热源、供热管网和热用户，该供热管网包括供热管路和回热管路。其中，上述供热系统的状态信息可以包括供热管路末端的介质温度、回热管路末端的介质温度、供热功率以及管路内部介质的流速等。上述供热系统的状态信息，调度装置可以由数据采集与监控系统获取。上述供热系统可以是图1所示的供热系统。

在本申请的一些实施例中，在执行步骤201之后，上述调度装置还根据上述第一信息更新管网传输模型和管网储能模型，该管网传输模型为用于计算管路末端介质温度的模型，该管网储能模型用于依据该管路末端介质温度计算第二信息。

上述管网传输模型可以用于分析经过管网传输损耗的管路末端的介质温度，上述管网储能模型用于分析管路末端的介质温度和输入热量、输出热量以及管网储能容量之间的关系，该管网储能容量可以通过输入热量和输出热量分析得到。由于介质在管路传输过程中，会与外界环境发生热交换，通过管网传输模型和管网储能模型，可以分析输入/输出热量、介质流速和温度之间的关系。

202、上述调度装置获取目标函数，该目标函数根据上述第一信息和第二信息构建得到。

上述第二信息包括上述供热管网的输入热量、输出热量和管网储能容量。

该目标函数可以用于计算该供热系统的运行效能，作为评判系统运行效能的方法。

在本申请的一些实施例中，上述获取目标函数包括：根据上述第一信息得到第一参数，该第一参数包括上述热用户的用户侧温度的调节量、两个相邻调度周期之间上述供热管路的热用户侧温度的变化量和两个相邻调度周期之间上述回热管路的热用户侧温度的变化量；根据上述第二信息得到第二参数，该第二参数包括上述热源的输入热量和两个相邻调度周期之间上述热源的输入热量的变化量；根据上述第一参数和上述第二参数构建上述目标函数。

203、上述调度装置根据约束条件和运行效能，获取供热功率的调节量。

上述约束条件为上述第一信息的约束条件和上述第二信息的约束条件，上述供热系统在下一个调度周期采用该供热功率的调节量，可以使得上述供热系统的运行效能最低。

在本申请的一些实施例中，上述第一信息的约束条件包括两个相邻调度周期之间上述供热管路的热用户侧温度的变化量的上下限约束、两个相邻调度周期之间上述回热管路的热用户侧温度的变化量的上下限约束、上述热用户的用户侧温度的调节量的上下限约束和上述热源的输入热量的调节量的上下限约束，上述第二信息的约束条件包括上述供热管网的输入热量的上下限约束、上述供热管网的输出热量的上下限约束和上述管网储能容量的上下限约束。

为了对上述目标函数和上述约束条件进行详细说明，本申请提供了一种供热系统的系统架构图，请参阅图3。如图3所示，该供热系统包括热源301、供热管路302、热用户303以及回热管路304，其中，供热管路302和回热管路304可以合并称为供热管网，热源301和热用户303通过供热管路和回热管路相连接。在供热系统的第t个调度周期中，热源301加热介质，其中，介质可以为水，通过加热后的介质流向供热管路302，在供热管路302的热源侧的介质温度可以表示为τ_S(t)；可以理解的，介质在供热管路302传输的过程中，会与外界环境发生热传递而造成热能的损失，介质到达供热管路302末端的温度可以表示为τ_in(t)。介质到达热用户303侧，会向用户提供热量，满足用户的用热需求，热用户侧的温度可以表示为τ_user(t)，可以表示热用户侧用户的期望温度，可以理解的，这里的热用户侧的温度可以是用户所处环境的温度，比如室内温度，热用户侧用户的期望温度可以是用户设定的室内温度；然后介质流入回热管路304回到热源301，介质在回热管路304的热用户侧的温度可以表示为τ_out(t)；可以理解的，介质在回热管路304传输的过程中，会与外界环境发生热传递而造成热能的损失，介质到达回热管路304末端的温度可以表示为τ_R(t)。在上述调度周期t内，供热管网的输入热量可以表示为H_in(t)，可以理解的，热源301产生的供热量可以是热源301的供热功率与调度周期t的乘积；供热管网的输出热量可以表示为H_out(t)。

基于图3所示的供热系统，上述目标函数可以表示为：

其中，上述C_om为上述热源301的单位输出功率对应的燃料成本，上述为上述热用户303的用户侧温度偏离期望值的单位惩罚量，上述为两个相邻调度周期(即调度周期t和调度周期(t-1))之间上述热源301的供热功率变化的单位成本，上述为两个相邻调度周期之间上述供热管路302的热用户侧温度变化的单位成本，上述为两个相邻调度周期之间上述回热管路304的热用户侧温度变化的单位成本，上述H_in(t)为上述供热管网的输入热量，上述X_load(t)为上述热用户303的用户侧温度的调节量，上述X_in(t)为两个相邻调度周期之间上述热源301的输入热量的变化量，上述Δτ_in(t)为两个相邻调度周期之间上述供热管路302的热用户侧温度的变化量，上述Δτ_out(t)为两个相邻调度周期之间上述回热管路304的热用户侧温度的变化量。

通过建立上述目标函数，可以衡量供热系统的运行效能。由最小化C_om×H_in(t)达到减小热源301运行成本的目的，从而减小供热系统的运行耗能成本；由最小化达到减小热用户侧温度相对于预设值的偏离量的目的，从而提高热用户侧的供能体验；由达到减小热源301供热功率变化量的目的，从而避免热源301出力的频繁变化，改善供热系统的运行工况；由和分别达到限定供/回热管路温度变化趋势的目的，从而减小热用户侧供/回水热温度的波动，并能通过和值的灵活配置来达到调整热用户侧供/回水温度调节预期的目的。

基于图3所示的供热系统，上述约束条件可以表示为：

1)热用户303侧温度约束：

该约束式表示第t个调度周期内热用户303侧的温度τ_user(t)应介于热用户303侧温度下限τ _user和热用户侧温度上限之间；

2)供热管路302的热源侧温度约束：

该约束式表示第t个调度周期内供热管路302的热源侧温度τ_S(t)应介于供热管路302的热源侧温度下限τ _S和供热管路302的热源侧温度上限之间；

3)回热管路304的热源侧温度约束：

该约束式表示第t个调度周期内回热管路304的热源侧温度τ_R(t)应介于回热管路304的热源侧温度下限τ _R和回热管路热源侧的温度上限之间；

4)供热管网的输入热量约束：

该约束式表示第t个调度周期内供热管网的输入热量H_in(t)应介于供热管网的输入热量下限H_in(t)和供热管网注入热量上限之间；

5)供热管网的输出热量约束：

该约束式表示第t个调度周期内供热管网的输出热量H_out(t)应介于供热管网的输出热量下限H_out(t)和供热管网输出热量上限之间：

6)供热管路302的热源侧温度变化约束：

-Δτ_S≤τ_S(t)-τ_S(t-1)≤Δτ_S

该约束式表示第t个调度周期内供热管路302的热源侧温度τ_S(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内供热管路302的热源侧温度τ_S(t-1)之间的差值应介于供热管路302的热源侧温度变化下限-Δτ_S和供热管路302的热源侧温度变化上限Δτ_S之间；

7)热用户303侧的温度变化约束：

-Δτ_user≤τ_user(t)-τ_user(t-1)≤Δτ_user

该约束式表示第t个调度周期内的热用户303侧的温度τ_user(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内热用户303侧的温度τ_user(t-1)之间的差值应介于热用户303侧的温度变化下限-Δτ_user和热用户303侧的温度变化上限Δτ_user之间。

8)供热管路302的热用户侧温度变化约束：

-Δτ_in≤τ_in(t)-τ_in(t-1)≤Δτ_in

该约束式表示第t个调度周期内供热管路302的用户侧温度τ_in(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内供热管路302的的热用户侧的温度τ_in(t-1)之间的差值应介于供热管路302的热用户侧温度变化下限-Δτ_in和供热管路302的热用户侧的温度上限Δτ_in之间；

9)回热管路304的热用户侧温度变化约束：

-Δτ_out≤τ_out(t)-τ_out(t-1)≤Δτ_out

该约束式表示第t个调度周期内回热管路304的热用户侧温度τ_out(t)与相邻的前一个调度周期(即第t-1个调度周期)内回热管路304的热用户侧温度τ_out(t-1)之间的差值应介于回热管路304的热用户侧的温度变化下限-Δτ_out和回热管路304的用户侧的温度上限Δτ_out之间；

10)热用户303侧的温度在调度周期t内的调节量X_Load(t)约束：

该约束式用于对进行线性化表示；

11)热源301的输入热量在调节周期t内的调节量约束：

X_in(t)≥H_in(t)-H_in(t-1)

X_in(t)≥H_in(t-1)-H_in(t)

该约束式用于对X_in(t)＝|H_in(t)-H_in(t-1)|进行线性化表示，其中H_in(t)表示在t-1周期内热源的供热功率与调度周期的乘积。

12)供热系统管网的储能容量约束：

该约束式中capES为管网的等效蓄热容量，为管网蓄热容量的最小值，为管网蓄热容量的最大值，E_ES(t)为调度周期t内的储能的容量。

下面结合供热系统的调度控制装置的结构来描述供热系统的调度控制的过程。图4为本申请实施例提供的一种供热系统的调度控制装置的结构示意图。图4中的调度控制装置可以是前述实施例的调度装置。根据图4所示，该供热系统的调度控制装置包括：

第一获取单元401，用于获取第一信息，该第一信息包括供热系统的状态信息。

第二获取单元402，用于获取目标函数，该目标函数根据上述第一信息和第二信息构建得到，用于计算上述供热系统的运行效能，该第二信息包括供热管网的输入热量、输出热量和管网储能容量。

计算单元403，用于根据约束条件和上述运行效能，计算供热功率的调节量，该约束条件为上述第一信息的约束条件和上述第二信息的约束条件。

在一个可选的实施方式中，上述装置还包括：更新单元404，用于根据上述第一信息更新管网传输模型和管网储能模型，该管网传输模型为用于计算管路末端介质温度的模型，该管网储能模型用于依据上述管路末端介质温度计算上述第二信息。

在一个可选的实施方式中，上述第一获取单元401，具体用于根据上述第一信息得到第一参数，该第一参数包括上述热用户的用户侧温度的调节量、两个相邻调度周期之间上述供热管路的热用户侧温度的变化量和两个相邻调度周期之间上述回热管路的热用户侧温度的变化量；上述第二获取单元402，具体用于根据上述第二信息得到第二参数，该第二参数包括上述热源的输入热量和两个相邻调度周期之间上述热源的输入热量的变化量；上述装置还包括构建单元405，用于根据上述第一参数和上述第二参数构建上述目标函数。

在一个可选的实施方式中，上述第一信息的约束条件包括：两个相邻调度周期之间上述供热管路的热用户侧温度的变化量的上下限约束、两个相邻调度周期之间上述回热管路的热用户侧温度的变化量的上下限约束、上述热用户的用户侧温度的调节量的上下限约束和上述热源的输入热量的调节量的上下限约束。

在一个可选的实施方式中，上述第二信息的约束条件包括：上述供热管网的输入热量的上下限约束、上述供热管网的输出热量的上下限约束和上述管网储能容量的上下限约束。

在一个可选的实施方式中，上述计算单元403，具体用于根据上述第一信息的约束条件、上述第二信息的约束条件和上述目标函数，获取解；在上述解代入上述目标函数的情况下，上述目标函数取最小值，该解包括上述供热功率的调节量。

应理解以上能源调度装置中的各个单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。例如，以上各个单元可以为单独设立的处理元件，也可以集成在终端的某一个芯片中实现，此外，也可以以程序代码的形式存储于控制器的存储元件中，由处理器的某一个处理元件调用并执行以上各个单元的功能。此外各个单元可以集成在一起，也可以独立实现。这里的处理元件可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个单元可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器(英文：central processing unit，简称：CPU)，还可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(英文：application-specific integrated circuit，简称：ASIC)，或，一个或多个微处理器(英文：digital signal processor，简称：DSP)，或，一个或者多个现场可编程门阵列(英文：field-programmable gate array，简称：FPGA)等。

图5为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。如图5所示，该电子设备500包括处理器501、存储器502以及通信接口503；该处理器501、存储器502以及通信接口503通过总线相互连接。该电子设备可以是前述实施例中的调度装置。

存储器502包括但不限于是随机存储记忆体(random access memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(erasable programmablereadonly memory，EPROM)、或便携式只读存储器(compact disc read-only memory，CDROM)，该存储器502用于相关指令及数据。通信接口503用于接收和发送数据，其可以实现图4中第一获取单元401、第二获取单元402和更新单元404的功能。

处理器501可以是一个或多个中央处理器(central processing unit，CPU)，在处理器1001是一个CPU的情况下，该CPU可以是单核CPU，也可以是多核CPU。上述实施例中由调度装置所执行的步骤可以基于该图5所示的电子设备的结构。具体的，处理器501可实现图4中计算单元403和构建单元405的功能。

该电子设备500中的处理器501用于读取该存储器502中存储的程序代码，执行前述实施例中的供热系统的调度控制方法。

在本申请的实施例中提供一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现：获取第一信息，该第一信息包括供热系统的状态信息；获取目标函数，该目标函数根据上述第一信息和第二信息构建得到，用于计算上述供热系统的运行效能，该第二信息包括供热管网的输入热量、输出热量和管网储能容量；根据约束条件和上述运行效能，获取供热功率的调节量，该约束条件为上述第一信息的约束条件和上述第二信息的约束条件。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。