储热罐一维连续动态建模及最优传感器布置

斜温层储热罐因高平均净能量与㶲效率成为主流热储能方式。针对储放热流体流量实时变化导致工质流动方向改变、传统温度分层模型不连续的问题，采用连续光滑函数逼近表征流动方向的0-1变量，构建了沿高度方向的一维连续动态温度分层模型。基于灵敏度矩阵提出最优传感器布置策略，通过重新定义能观度指标，依据各位置对系统能观性的贡献确定最少传感器数量及最优布局。结果表明，所建模型可准确描述不同工况下的温度分层特性，且按该策略布设的传感器在相同数量下使MHE估计器的RMSE均值与方差最小，显著提升系统能观性。

斜温层储热罐因其具有较高的平均净能量和㶲效率而逐渐发展成为一种主流的热储能利用方式.为解决储放热流体流量实时变化引起的罐内工质流动方向改变、常规温度分层模型不连续的问题,利用连续光滑函数近似逼近原表征工质流动方向的0-1变量,得到储热罐沿高度方向的一维连续动态温度分层模型.在此基础上,提出一种基于灵敏度矩阵的最优传感器布置策略,根据灵敏度矩阵包含的系统信息重新定义能观度指标,按照各传感器位置对系统能观度贡献度不同确定保证系统能观的最少传感器数量及相应的最优布置位置.结果表明:通过选取合适的光滑参数μ,所建立的储热罐一维连续动态模型能够准确描述内部工质在不同运行场景下沿高度方向的温度分层现象;按照最优传感器布置策略的滚动时域估计器(moving horizon estimator,MHE)观测误差的均方根误差(root mean square error,RMSE)均值和方差在所有同等数量下保证系统能观的传感器组合中均为最小.可知,该文所提出的最优传感器布置策略能够获得较好的系统能观性.