一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统的制作方法

本发明涉及氮气站，尤指一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统。

背景技术：

1、数字化与智能化技术的融合应用已经成为各行各业提升效率、降低成本、增强系统可靠性和灵活性的重要手段。特别是在能源管理领域，随着能源需求的不断增加和节能减排压力的加大，如何高效、智能地管理能源成为一个待解决的问题。数字能源氮气站作为工业气体供应中的关键环节，其运营效率和稳定性直接影响到下游工业生产的持续性和安全性。

2、传统的氮气站管理多依赖于经验操作和手动控制，这不仅劳动强度大，而且难以适应复杂变化的需求和环境，尤其是在氮气需求量产生波动时，则需要控制多个氮气增压机进行功率提升进行加压爬升或降低，难以实时准确调整的同时由于加压压力越高耗电量越大进而导致大量的电力耗费，而实际上提升功率和降低功率的信息都具有延后性，导致多个氮气增压机在多次控制存储氮气压力的过程中造成多次空载，造成资源浪费。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，包括：氮气增压机控制模块、第一管网模块、第二管网模块和智能管理模块，所述氮气增压机控制模块、所述第一管网模块和所述第二管网模块分别与所述智能管理模块连接；

4、所述氮气增压机控制模块用于控制数字能源氮气站内所有氮气增压机的启停及运行功率；所述氮气增压机用于向第一管网进行氮气压力输出；

5、所述第一管网模块用于控制第一管网内所有连接阀门的开闭程度并向第二管网进行氮气压力输出，第一管网用于以第一梯度气压存储氮气；所述第二管网模块用于控制第二管网内所有连接阀门的开闭程度并对若干个输出端口进行氮气输出，第二管网用于以第二梯度气压存储氮气；所述第一梯度气压大于第二梯度气压；

6、所述智能管理模块用于获取所有输出端口的总流速，根据总流速的预测波动区间确定氮气增压机的开启数量及第一管网的运行范围和第二管网的运行范围；根据第二管网的氮气压力和波动稳定区间实时控制第一管网和第二管网进行阀门开闭及调整氮气增压机的运行功率。

7、进一步地，所述第一管网和第二管网分别包括若干个通过连接管道和连接阀门进行连接的氮气管道。

8、进一步地，所述第二管网的运行范围通过以下步骤确定：

9、对数字能源氮气站所有输出端口的氮气总流速进行监测，收集时间点的总流速数据；

10、基于历史时间点的总流速数据，应用时间序列分析算法预测未来时间段的总流速的预测波动区间；

11、预设默认第二管网的运行范围，基于第二管网的运行范围和第二梯度气压计算在总流速的预测波动区间下第二管网的压力波动范围；

12、以第二管网的压力波动范围为起始值，以预设的波动稳定区间为目标值调整第二管网运行范围。

13、进一步地，所述应用时间序列分析算法预测未来时间段的总流速的预测波动区间包括以下步骤：

14、基于历史时间点的总流速数据，分离季节性波动、趋势变化和周期性波动；

15、通过自回归积分滑动平均模型对未来时间段内的氮气总流速进行预测，输出未来氮气总流速的最大值和最小值，得到预测波动区间。

16、进一步地，所述第一管网的运行范围通过以下步骤确定：

17、根据第二管网的压力波动范围、第二梯度气压计算在第一梯度气压下第一管网的压力波动范围；

18、以第一管网的压力波动范围为起始值，以所述波动稳定区间为目标值调整第一管网运行范围。

19、进一步地，所述氮气增压机的开启数量的确定包括以下步骤：

20、基于第一管网的运行范围、第一梯度气压计算和波动稳定区间计算氮气增压机所需的平均时段供给量；

21、基于平均时段供给量和氮气增压机的爬升功耗计算氮气增压机的开启数量。

22、进一步地，所述根据第二管网的氮气压力和波动稳定区间实时控制第一管网和第二管网进行阀门开闭包括：

23、若第二管网的氮气压力低于波动稳定区间，则控制第一管网向第二管网增加氮气压力输出；

24、若第二管网的氮气压力大于波动稳定区间，则控制第一管网向第二管网减少压力输出；

25、若第二管网的氮气压力处于波动稳定区间，则保持实时的第一管网向第二管网的输出策略。

26、进一步地，所述调整氮气增压机的运行功率包括根据总流速的预测波动区间和第一、第二管网的氮气压力数据，调整的氮气增压机运行功率。

27、本发明的有益效果在于：本发明通过氮气增压机控制模块控制增压机的启动、停止和运行功率，直接响应氮气的实时需求变化使得氮气压力输出更加灵活，减少因不必要的高功率运行而导致的能耗。第一管网和第二管网模块通过控制各自网络内的阀门开闭，实现了对氮气压力和流速的精细调整。第一管网作为比第二管网更高的压力存储氮气，而第二管网则更接近于使用点，低压力存储。这种梯度的压力控制实现了在需求出现波动时只需要通过控制第一管网对第二管网的输出而不需要频繁调整氮气增压机的功率不仅满足了不同压力需求，而且优化了能源分配，降低了输送过程中的能量损失，还通过根据总流速的预测波动区间确定氮气增压机的开启数量及第一管网的运行范围和第二管网的运行范围，提升了对第一管网和第二管网的对需求量变化的承受能力，有效增加了氮气供应的稳定性。

技术特征：

1.一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，包括：氮气增压机控制模块、第一管网模块、第二管网模块和智能管理模块，所述氮气增压机控制模块、所述第一管网模块和所述第二管网模块分别与所述智能管理模块连接；

2.根据权利要求1所述的一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，所述第一管网和第二管网分别包括若干个通过连接管道和连接阀门进行连接的氮气管道。

3.根据权利要求1所述的一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，所述第二管网的运行范围通过以下步骤确定：

4.根据权利要求1所述的一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，所述应用时间序列分析算法预测未来时间段的总流速的预测波动区间包括以下步骤：

5.根据权利要求3所述的一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，所述第一管网的运行范围通过以下步骤确定：

6.根据权利要求1所述的一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，所述氮气增压机的开启数量的确定包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，所述根据第二管网的氮气压力和波动稳定区间实时控制第一管网和第二管网进行阀门开闭包括：

8.根据权利要求1所述的一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，其特征在于，所述调整氮气增压机的运行功率包括根据总流速的预测波动区间和第一、第二管网的氮气压力数据，调整的氮气增压机运行功率。

技术总结本发明涉及氮气站技术领域，尤指一种应用于数字能源氮气站的智能管理系统，通过氮气增压机控制模块对增压机进行启动、停止及功率调节，以灵活响应氮气需求的实时变化，从而降低能耗。第一、第二管网模块通过控制阀门开闭，精确调节氮气压力和流速，实现高效氮气输送。第一管网以更高压力存储氮气，为第二管网提供源源不断的氮气供应；第二管网则将氮气以更低的压力直接输送至使用点。该系统通过梯度压力控制，优化了氮气的能源分配，减少了输送过程的能量损失，并通过预测总流速的波动区间来确定氮气增压机的开启数量，以及第一、第二管网的运行范围，从而提高了系统对需求变化的响应能力，在确保了氮气供应的稳定性的同时减少了能源损耗。技术研发人员：孙小琴,胡培生,张磊,胡明辛,杨瑞清受保护的技术使用者：广东鑫钻节能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18