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《哈尔滨工业大学》 2010年
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供热负荷非线性预报方法研究

张永明  
【摘要】:我国是世界上能耗最多的发展中国家,在三北地区供热能耗就占全社会能耗的27.2%。供热不但能耗大,而且效率低,单位面积供热能耗是发达国家的3~4倍,为落实国家节能政策、降低碳排放,研究供热节能意义重大。 近年来,国内外学者和供热系统运行管理专家不断探索,形成了一系列行之有效的供热负荷预报方法,纵观国内外研究现状,现有预报方法大都是点预报方法。供热系统的发展对负荷预报提出了新的要求,点负荷预报方法难以满足供热系统节能控制、热力调度、风险分析、可靠性评估等方面的需要,因此,分析供热系统负荷的变化规律,研究供热负荷区间预报方法,实现供热负荷的概率性预报具有重要的理论意义和应用价值。 本文研究抓住供热节能的关键“负荷预报和系统优化配置”,研究供热负荷预报理论和方法,开发供热负荷预报软件。 负荷预报需要从历史负荷和相关因素中提取负荷变化的规律性,为此首先需要对供热负荷的特性进行分析。本文利用Hurst指数对供热负荷时间序列的非线性特性进行分析,并进一步利用饱和关联维数和最大Lyapunov指数对供热负荷时间序列的混沌特性进行分析,识别热源及热力站负荷时间序列的非线性特性和混沌特性。 支持向量机是机器学习领域中新兴的非线性预报方法,适合供热负荷时间序列的非线性特性,具有比基于经验风险最小化原则的人工神经网络更为优越的性能。因此,本文将这一理论引入到供热负荷预报中来,并将相空间重构、时间序列交叉与支持向量机相结合,利用多输入单输出支持向量回归(Multi-input and single-output support vector regression,MISO-SVR)对供热负荷进行单步和多步横向、纵向以及交叉预报,利用多输入多输出支持向量回归(Multi-input and multi-output support vector regression,MIMO-SVR)进行日预报,通过仿真分析、比较各方法的性能。 传统的负荷预报多为点预报,其缺点是无法确定预报结果可能的波动范围,由于预报问题的超前性,实现概率性的预报更符合客观实际。本文基于支持向量机对供热负荷区间预报进行研究,分别研究基于SVR和误差估计的区间预报法、基于SVR和马尔科夫链的区间预报法以及基于支持向量区间回归的区间预报法。仿真结果表明,提出的三种供热负荷区间预报方法,预报区间可作为热力调度的参考,预报区间上下限的均值可择优作为热力站节能控制设定。 根据供热负荷时间序列具有混沌特性的特点,将混沌时间序列预报方法引入建筑供热领域,对供热负荷预报进行研究,以期获得供热负荷预报的新方法、新思路。本文利用最大Lyapunov指数法和Volterra自适应滤波器法对供热负荷进行预报,研究这两种方法对供热负荷预报的适应性,仿真结果表明这两种方法能够揭示供热负荷的混沌本质,证明混沌时间序列预报方法对供热负荷预报的有效性。 最后,根据供热负荷预报的工程需要,开发负荷预报软件。对负荷预报软件进行总体规划,给出以数据库为核心的软件结构,设计负荷预报流程图;确定软件的开发环境、编程语言、数据库及接口技术,并结合实例开发了负荷预报软件。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU833

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘冰;热网远程监测与负荷预测的研究[D];东北电力大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 卫志农,王丹,孙国强,郑玉平;基于级联神经网络的短期负荷概率预测新方法[J];电工技术学报;2005年01期
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中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 姜延灿;基于人工神经网络的热负荷预测及蓄热式电锅炉系统运行优化[D];重庆大学;2003年
2 张晋文;分时电价下电蓄热供热系统的负荷预测及经济性决策分析[D];重庆大学;2005年
3 王东亚;基于自适应遗传人工神经网络的集中供热负荷预测与控制研究[D];辽宁工程技术大学;2005年
4 孟凡威;基于粒子群算法热力站供热负荷预测与控制研究[D];大连理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 刘慧卿;周国峰;张先起;;空调负荷混沌特性分析与预测[J];四川建筑科学研究;2009年05期
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5 王海涛;;EBP神经网络在空调负荷预测中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2007年02期
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9 郑志敬;周钦富;张建华;杨胜利;;松墨天牛成虫林间种群数量混沌特性的识别[J];安徽农业科学;2011年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘润杰;申金媛;张端金;穆维新;;下一代网络信令流量的混沌预测[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
2 杨坤;纪志成;;基于峰值识别的改进SVM用电需求预测[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
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4 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;周德才;;海浪非线性行为的参数化表征[A];纪念顾懋祥院士海洋工程学术研讨会论文集[C];2011年
5 杨文;张志敏;万浩;;一种改进的短期交通流量多步预测模型[A];转型与重构——2011中国城市规划年会论文集[C];2011年
6 蔡烽;沈泓萃;缪泉明;周德才;;不规则横浪中船舶大角横摇的非线性动力学分析[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
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9 蔡颖;张家树;;一种改进的变结构混沌序列性能分析[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
10 吴定才;吴珂民;肖云魁;;汽车传动轴振动信号分形维数计算[A];2007年汽车学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 杨莉;基于可持续发展的我国电源结构优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王晓辉;中国产业结构的动态投入产出模型分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 吴冬梅;基于达芬振子的微弱信号检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李建平;面向异构数据源的网络安全态势感知模型与方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 雷亚辉;水下目标的时间反转法声探测技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 谢忠玉;电力短期负荷时间序列混沌特性分析及预测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 赵金宪;复杂系统脆性理论在煤矿生产系统脆性风险评价中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 万九文;国际原油海运运费市场波动特征研究[D];大连海事大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙丽娟;基于煤矿瓦斯监测数据的煤与瓦斯突出预警技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 张莉;n-GaAs中的混沌研究[D];长春理工大学;2010年
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4 段志峰;具有最佳预测的多通道水质监测仪系统设计[D];郑州大学;2010年
5 段立丰;以热电厂为热源的既有建筑供暖系统的能耗分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 李娅;基于混沌理论的电力谐波检测研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王晓艳;非线性混沌电路的分析与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 赵璟寰;P2P文件存储系统负载均衡技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 赵剑锋;几种混沌密码系统的设计和分析[D];大连理工大学;2010年
10 王仁瑾;热计量模式下居住建筑耗热量分摊模型研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吕晓峰;马登武;曲晓燕;;基于XML技术的武器控制系统交联信息解析[J];电光与控制;2011年11期
2 程雪婷;王海峰;;解析Modbus-RTU协议关键内容及其在智能电器中的应用[J];低压电器;2010年01期
3 王琪;初春生;;基于GPRS的配网自动化系统组网技术应用[J];低压电器;2011年17期
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5 韩冰,李芬华;GPRS技术在数据采集与监控系统中的应用[J];电子技术;2003年08期
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 贾文姣;热电厂集中供热管网系统计算机动态模拟与控制[D];大连理工大学;2002年
2 张晋文;分时电价下电蓄热供热系统的负荷预测及经济性决策分析[D];重庆大学;2005年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王振铭;对电采暖应进行全面的科学论证[J];节能与环保;2001年02期
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6 王凤琴,高颖,赵军;基于遗传算法的神经网络优化[J];燕山大学学报;2001年03期
7 卫志农,王丹,孙国强,郑玉平;基于级联神经网络的短期负荷概率预测新方法[J];电工技术学报;2005年01期
8 曹双华,曹家枞;应用级联神经网络预测供热锅炉次日小时热负荷的初步研究[J];东华大学学报(自然科学版);2004年01期
9 殷峻暹,陈守煜,邱菊;基于遗传与BP混合算法神经网络预测模型及应用[J];大连理工大学学报;2002年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 胡文斌;杨昌智;孙一坚;;供热负荷预测的灰色系统方法[A];全国暖通空调制冷1998年学术文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 衡彤;小波分析及其应用研究[D];四川大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾文姣;热电厂集中供热管网系统计算机动态模拟与控制[D];大连理工大学;2002年
2 林艳;集中供热网智能控制方法的研究[D];大连理工大学;2003年
3 姜延灿;基于人工神经网络的热负荷预测及蓄热式电锅炉系统运行优化[D];重庆大学;2003年
4 周宴平;基于MATLAB的换热器动态特性辩识及热力站能量控制系统仿真[D];太原理工大学;2004年
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9 闵剑青;基于神经网络的中央空调控制系统的建模与仿真[D];浙江工业大学;2005年
10 佟哲琼;基于神经网络的非线性预测控制的研究[D];大连理工大学;2006年
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5 刘立军;戴维葆;;利用神经网络预测供热负荷[J];黑龙江电力;2007年06期
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8 董珊,许明哲,李立仁;从中小供热系统技术改造看设计中存在的问题[J];节能技术;1988年05期
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10 何光祖;;当前集中供热热电联产中一些技术问题的探讨[J];大众用电;1988年04期
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1 胡文斌;杨昌智;孙一坚;;供热负荷预测的灰色系统方法[A];全国暖通空调制冷1998年学术文集[C];1998年
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9 陶立威;赵桐斌;;中厚板加热炉人工智能控制系统的应用研究[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年
10 穆浩;齐金生;马恩成;;地热工程中的调峰措施应用[A];全国地热产业可持续发展学术研讨会论文集[C];2005年
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1 记者 李德成;东城区热网辐射拓展1400万平方米[N];大庆日报;2010年
2 实习生 董禹辰 记者 刘述波;两万低温户今冬将住暖屋子[N];哈尔滨日报;2010年
3 记者 陈鹏;通辽热电公司拓展供热市场有新举措[N];通辽日报;2008年
4 本报记者 孔峻巍;为民办事百姓称赞[N];长白山日报;2009年
5 通讯员 袁冰;未雨绸缪 地区领导三伏天里问暖事[N];哈密日报(汉);2011年
6 李玉梅 高承礼;涓涓暖流入心田[N];金昌日报;2008年
7 通讯员 郑义 记者 成玉;采取多项措施 提供优质热源[N];承德日报;2009年
8 王贺杰;京能热电供暖全面铺开[N];华北电力报;2000年
9 记者窦红梅;居民采暖合同昨公开论证[N];北京日报;2010年
10 毛丽敏 卢烨 于琨 本报记者 王茵;我市集中供热今日开栓[N];辽源日报;2008年
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1 张永明;供热负荷非线性预报方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 陈烈;基于神经网络的热力站供热过程预测控制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 王莹;高温热泵热扩容技术及其在集中供热系统中的应用[D];天津大学;2012年
4 袁军;大庆油田集中供热系统优化与管理研究[D];大庆石油学院;2010年
5 王芃;基于图论的供热系统可靠性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 王芃;基于图论的供热系统可靠性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 杨正瓴;时间序列中的混沌判定、预报及其在电力系统中的应用[D];天津大学;2003年
8 卢勇;数据信息采掘与热工过程控制优化[D];清华大学;2003年
9 杜晓刚;计量供热若干关键问题的研究与分析[D];天津大学;2005年
10 刘玉明;既有居住建筑节能改造经济激励研究[D];北京交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑文明;基于时间序列分析的供热负荷交叉预报研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
2 郑晓菲;高地热利用率温室供热系统及能源配置研究[D];天津大学;2007年
3 陈明红;西藏拉萨市城市供热方式研究[D];西安建筑科技大学;2008年
4 刘旭;节能环保温室采暖系统设计[D];山东农业大学;2005年
5 何崇智;呼和浩特市多热源联网技术研究[D];天津大学;2008年
6 许明子;基于粒子群算法的供热负荷组合预测[D];东北石油大学;2011年
7 程乐平;集中供热的智能化系统研究[D];北京工业大学;2003年
8 张心刚;城市街区区域供冷供热系统优化研究[D];同济大学;2007年
9 刘金发;八百垧地区并网供热设计研究[D];大庆石油学院;2009年
10 张海静;基于改进神经网络的热电厂短期热负荷预测分析[D];新疆大学;2010年
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