一种热能计费方法及装置与流程

本发明属于供热计量领域，具体涉及一种热能计费方法及装置。

背景技术：

热能作为人们现代生活必不可少的一种能量，可以转化为电能被人们使用或者供人们生活供暖所用。热能是电厂通过热电联产的生产模式，以锅炉产生的蒸汽热能以及凉水塔或空冷岛散到大气中的热能为主汇聚而成。

热能从热电厂至用户手中有一个过程，热电厂需要付出成本，用户需要按照使用的热能进行付费，热电厂需要对热能进行计费。现有技术中的计费方式是根据热电厂生产或者供给热能时的温度以及流量计算热费，而现实中热能的温度会随着时间、热水质量、体积或者用户需求的变化而变换，因此该计费方式并不能实现准确的热能计费。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种热能计费方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供的一种热能计费方法包括：

获取在预定时段内供给热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间以及流经流量计的热水的相对密度与比热容的综合修正系数；

获取单位热量基础热价；

基于所述供水温度、所述回水温度、所述热水的质量比热容、所述起始时间、所述结束时间、所述综合修正系数以及所述单位热量基础热价，使用热费计算公式，计算热能的热费；

所述热费计算公式为：

其中，p表示热费，p0表示单位热量基础热价，tg表示供水管的供水温度，th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m³；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m³/s；τ1表示热水流经热表的起始时间，单位为s；τ2表示热水流经热表的结束时间，单位为s；τ表示供热时间段。

第二方面，本发明提供的一种热能热费计费统计装置包括：

多梯度积分积算仪，第一温度传感器、第二温度传感器以及流量计，所述第一温度传感器安装在热电厂的供水管上，所述第二温度传感器以及流量计安装在热电厂的回水管上，所述多梯度积分积算仪分别与所述第一温度传感器、第二温度传感器以及流量计相连，

所述第一温度传感器，用于采集在预定时段内供给各个品位热能过程中，供水管的供水温度，并将所述供水温度传输给所述多梯度积分积算仪；

所述第二温度传感器，用于采集热电厂在预定时段内供给各个品位热能过程中，回水管的回水温度，并将所述供水温度传输给所述多梯度积分积算仪；

所述流量计，用于采集热电厂在预定时段内供给各个品位热能过程中，流过自身的热水流量、体积流量、热水温度、起始时间、结束时间、热水的相对密度以及热水的质量比热容；

所述多梯度积分积算仪，用于基于所述供水温度、所述回水温度、所述热水温度、所述热水的质量比热容、所述起始时间、所述结束时间、所述综合修正系数以及所述单位热量基础热价，使用热费计算公式计算热能的热费；

所述热费计算公式为：

其中，p表示热费，p0表示单位热量基础热价，tg表示供水管的供水温度，th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m³；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m³/s，τ1表示热水流经热表的起始时间，单位为秒，τ2表示热水流经热表的结束时间，单位为秒，τ表示供热时间段。

本发明实施例提供的一种热能计费方法，通过获取在预定时段内供给热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间、流经流量计的热水的相对密度与比热容的综合修正系数、单位热量基础热价，然后计算热电厂与买热方结算的热费。本发明实施例当供热方案改变以满足买热方需求时，热费也随之改变，因此可以满足不同地域的供热需求，同时节约热电厂的供热成本。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种热能计费方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种热能计费装置的结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的一种热能计费热费统计方法，包括：

s1，获取在预定时段内供给热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间以及热水的相对密度与比热容的综合修正系数；

其中，预定时段根据实际情况设定，在具体实施时可以取1天作为一个时段。

可以理解，流量计安装在回水管上，热水流经流量计，流量计可以采集多个热水的参数。示例性的如：起始时间等等。

s2，获取单位热量基础热价；

s3，基于所述供水温度、所述回水温度、所述质量比热容、所述起始时间、所述结束时间、所述综合修正系数以及所述单位热量基础热价，使用热费计算公式，计算热能的热费；

所述热费计算公式为：

其中，p表示热费，p0表示单位热量基础热价，tg表示供水管的供水温度，th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m³；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m³/s，τ1表示热水流经热表的起始时间，单位为秒，τ2表示热水流经热表的结束时间，单位为秒，τ表示供热时间段。

其中，单位热量基础热价可以是热电厂与买热方协定而确定的，相对密度与比热容的综合修正系数与现有的取值原理相同，此处不再详述。

本发明实施例提供的一种基于回水温度的多梯级品位热能热费统计方法，通过获取在预定时段内生产热能过程中，供水管的供水温度、回水管的回水温度、流经流量计的热水温度、热水的质量比热容、热水流经流量计的起始时间、热水流经流量计的结束时间、流经流量计的热水的相对密度与比热容的综合修正系数、单位热量基础热价，然后计算热电厂与买热方结算的热费。本发明实施例当供热方案改变以满足买热方需求时，热费也随之改变，因此可以满足不同地域的供热需求，同时节约热电厂的供热成本。

实施例二

如图2所示，本发明实施例提供的一种基于回水温度的多梯级品位热能热费统计装置，包括：多梯度积分积算仪1，第一温度传感器2、第二温度传感器3以及流量计4，所述第一温度传感器安装在热电厂的供水管上，所述第二温度传感器以及流量计安装在热电厂的回水管上，所述多梯度积分积算仪分别与所述第一温度传感器、第二温度传感器以及流量计相连，

所述第一温度传感器，用于采集热电厂在预定时段内生产各个品位热能过程中，供水管的供水温度，并将所述供水温度传输给所述多梯度积分积算仪；

所述第二温度传感器，用于采集热电厂在预定时段内供给热能过程中，回水管的回水温度，并将所述供水温度传输给所述多梯度积分积算仪；

所述流量计，用于采集热电厂在预定时段内供给热能过程中，流过自身的热水流量、体积流量、起始时间、结束时间、热水的相对密度以及热水的质量比热容；

所述多梯度积分积算仪，用于基于所述供水温度、所述回水温度、所述质量比热容、所述起始时间、所述结束时间、所述综合修正系数以及所述单位热量基础热价，使用热费计算公式，计算热能的热费；

所述热费计算公式为：

其中，p表示热费，p0表示单位热量基础热价，tg表示供水管的供水温度，th表示电厂回水管的回水温度，单位为℃；k表示相对密度与比热容的综合修正系数；ρ表示流经流量计的热水密度，单位为kg/m³；c表示热水的质量比热容，c＝4178j/(kg·℃)；qv表示流经流量计的热水的体积流量，单位为m³/s，τ1表示热水流经热表的起始时间，单位为秒，τ2表示热水流经热表的结束时间，单位为秒，τ表示供热时间段。

实施例三

可以理解，高品位的热能，供水温度越高，电厂投入成本越高。低品位的热能，供水温度越低，电厂投入成本越低。回水温度越低，蒸汽冷凝水温度越低，锅炉的运行效率越高，低品位余热的回收利用率就越高。因此需要综合考虑热能的利用效率与成本投入，因此供水管的供水温度与回水管的回水温度是影响热价的因素。回水温度越低，对买热方而言，一方面使得交换热量程度更剧烈，热量利用效率更高，输送的电耗也越小，低品位余热的回收利用率就越高；由于买热方要额外投入能源站(大温差机组)来降低回水温度，买热方的成本变高了，考虑卖热方(电厂)与供热公司均对回水温度有要求，并鼓励电厂对低品位热能的回收利用，本发明仅考虑回水温度。因此本发明通过引入温度修正系数进行热价的修正，可以提高热电厂热能的利用效率，以此降低投入成本的，同时热价的修正也利于降低买热方的买热成本。

作为本发明可选的一种实施例，可以通过获取预定时段内供给各个位品热能的温度修正系数，通过温度修正热费计算公式，计算温度修正后的热费；

温度修正热费计算公式为：

其中，f(tg，th)表示各个品位热源的温度修正系数，此处p表示温度修正后的热费。

其中，获取预定时段内不同供热时间段供给各个位品热能的温度修正系数通过如下步骤：

步骤a：按照各个品位热能的回水温度的最小值与最大值，确定回水温度的温度梯级；

步骤b：确定在每个温度梯级下各个位品热能的温度修正系数。

作为本发明可选的一种实施例，所述按照各个品位热能的回水温度的最小值与最大值，确定回水温度的温度梯级的步骤包括：

步骤a：基于回水温度的最大值以及最小值，确定回水温度区间；

步骤b：当回水管的回水温度小于所述回水温度区间内的最小值时，则回管的回水温度的温度梯级为第一梯级；

步骤c：当回管的回温度属于在所述回水温度区间内时，则回管的回温度的温度梯级为第二梯级；

步骤d：当回水管的回水温度大于所述回水温度区间内的最大值时，则回水管的回水温度的温度梯级为第三梯级。

其中，回水温度区间为不同品位热能的回水温度最小值与最大值组成的温度区间。

可以理解，本发明将电厂的回水温度th划分三个不同梯级，分别为：

第一梯级：当回水温度th小于不同品位热能的回水温度最小值th，min，即th＜th，min；

第二梯级：当回水温度th大于等于不同品位热能的回水温度最小值th，min，并且小于等于不同品位热能的回水温度最大值th，max，即th，min≤th≤th，max；

第三梯级：当回水温度th大于不同品位热能的回水温度最大值th，max，即th＞th，max。

作为本发明可选的一种实施例，确定在每个温度梯级下各个位品热能的温度修正系数包括：

使用温度修正系的计算公式，确定在每个温度梯级下各个位品热能的温度修正系数，所述温度修正系数的计算公式为：

其中，f(th)表示在供水温度一定时，不同品位热能的温度修正系数；pi表示热电厂与买热方结算的不同品位热能的单位热量热价，单位为元/gj；th，max表示各个品位热能的回水温度的最大值，th，min表示各个品位热能的回水温度的最小值。

通过上述温度修正系数的计算公式可以得出不同梯级品位热能的温度修正系数f(th)随回水温度th呈线性变化，将上述温度修正系数的计算公式进行转化，则不同梯级品位热能的温度修正系数f(th)计算公式为：

根据上述计算公式，即可确定不同梯级品位热能的温度修正系数f(tg，th)。

实施例四

可以理解，热电厂通过热电联产机组，使机组发电的同时还能实现供热。受用户用电习惯的影响，热电厂每天24h电网的负荷随时波动，受电网调度要求，当用户的用电量降低，电网处于低负荷时，为调节发电量，热电联产机组被迫低负荷参与电网调峰。因热电联产机组供热能力和供电能力相互耦合关系，热电联产机组在电力低负荷运行时供热能力将明显下降，导致热负荷不能满足需求，出现了电力供大于求、热力供小于求得热电供需矛盾，因此根据热负荷时间τ作为影响热价的因素，对供热时间段进行区分，可以有效缓解热电供需矛盾，有效改变用户侧的用热方式，达到移峰填谷的作用。

作为本发明可选的一种实施例，可以通过获取预定时段内各个供热时间段供给各个位品热能的时间修正系数，通过时间修正热费计算公式，计算时间修正后的热费；

时间修正热费计算公式为：

其中，f(τ)表示时间修正系数，此处p表示时间修正后的热费。

作为本发明可选的一种实施例，所述获取预定时段内各个供热时间段供给各个位品热能的时间修正系数的步骤包括：

步骤a：基于热负荷的变化，将供热时间段分为峰值时段、谷值时段以及平均值时段；

步骤b：确定各个时间段的时间修正系数。

本发明提出了按照热负荷将供热时间段τ划分为三个不同时段：峰值时段、谷值时段和平均值时段，对不同时段分别计费。

峰值时段τh：当用热时间τ在电厂的热负荷峰值时间段内，即τh1≤τ≤τh2；

谷值时段τl：当用热时间τ在电厂的热负荷谷值时间段内，即τl1≤τ≤τl2；

平均值时段τa：当用热时间τ在电厂的热负荷平值时间段内，即τa1≤τ≤τa2；

作为本发明可选的一种实施例，所述确定各个时间段的时间修正系数包括：

使用时间修正系数的计算公式，确定各个时间段的时间修正系数，时间修正系数的计算公式为：

其中，分为以及τ分为τa、τh以及τl，表示热负荷平值时间段内的单位时间平均热负荷，单位为gj/h；表示热负荷峰值时间段内的单位时间平均热负荷，单位为gj/h；表示热负荷谷值时间段内的单位时间平均热负荷，单位为gj/h；表示平值时间段τa内的累计热负荷，单位为gj；表示峰值时间段τh内的累计热负荷，单位为gj；表示谷值时间段τl内的累计热负荷；单位为gj；δτ分为τa1-τa2，τh1-τh2以及τl1-τl2。

将上述时间修正系数的计算公式转化，则上述时间修正系数的计算公式为：

实施例五

为了提高热费统计计算的准确度，可以对热费同时进行时间修正以及温度修正。

作为本发明可选的一种实施例，可以基于时间修正系数以及温度修正系数，使用总修正计算公式计算修正后的热费；

总修正计算公式计算为：

下面以实际情况的示例方式，介绍本发明实施例提供的一种热能计费方法的计算过程。

示例1

某市当地供暖季为11月15日至3月15日，买热方为热力公司，基础热价为37.5元/gj，回水温度th高于40℃时，此时的热价为热电厂原有基础热价p0。当回水温度th低于40℃时，即回水温度th较低时，供热公司投入了大温差换热机组，使回水温度th降低，此时热力公司应少缴费，故温度修正系数f(tg，th)相应减小。该热电厂与热力公司协议约定，当回水温度th低于10℃时，为弥补热力公司的大温差换热机组投入成本，此时的温度修正系数f(tg，th)为0，热力公司不缴热费。

因此，本发明的温度修正系数f(tg，th)的具体取值如下式所示：

按本发明实施例提供的一种热能计费方法，将电厂的回水温度th划分三个不同梯级，分别为：

第一梯级：th＜40；

第二梯级：10≤th≤40；

第三梯级：th＞40。

第一梯级：当回水温度th小于电厂与供热公司协定的不同品位热能的回水温度最小值10℃，即th＜10℃；

第二梯级：当回水温度th大于等于电厂与供热公司协定的不同品位热能的回水温度最小值10℃，并且小于等于电厂与供热公司协定的不同品位热能的回水温度最大值40℃，即10≤th≤40；

第三梯级：当回水温度th大于电厂与供热公司协定的不同品位热能的回水温度最大值40℃，即th＞40。

该热电厂生产的不同梯级品位热能的成本与回水温度th呈线性变化，热价的温度修正系数f(tg，th)随回水温度th呈线性变化，具体不同梯级品位热能的单位热量成本计算如下式：

通过式上述公式，可得出不同梯级品位热能的温度修正系数f(tg，th)的计算式：

上述为确定不同梯级品位温度修正系数f(tg，th)的方法，至此可得出本发明中不同梯级品位热能的单位热量成本与回水温度th呈线性变化时的温度修正系数f(tg，th)，如下表1所示。

表1

统计某市冬季每日24h热负荷的变化情况，根据不同时间段的热负荷大小将该正常日的供热时间段τ划分为三个不同时段，如表2所示：

表2

根据不同时间段τ内的时间修正系数f(τ)的计算公式，可计算得出不同时间段内单位时间平均热负荷：

因此，不同时间段τ内的时间修正系数f(τ)的计算公式如下：

因此根据供给买热方的热能的热费计算公式，在确定上述参数情况下，即可计算出供给热能的热费。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。