本发明涉及供热计量
技术领域：
，特别是涉及一种分户热计量方法和系统以及分户热计量的取费方法。
背景技术：
：分户热计量已经成为我国北方地区供暖方式的改革趋势，相比于传统的按房屋面积取费，其优势是保证室内热舒适的同时实现用户的行为节能。热用户可以根据自己所需来调节自家热水阀门开度来控制流入房间的热流量。但是目前热计量方案不被大多数热用户所接受，这是由于中国居住模式主要是公寓式住宅，在分户计量时造成建筑端部和顶层等的边角用户比中间用户耗热多2～3倍，但是这部分外围护结构产生的耗热量属于全楼的公共耗热量，应该由全楼住户分摊，而不仅仅属于边角住户的用热量。现有方案这部分公共耗热量在每户的热计量表上并没有体现，无法精确得出每户实际用热量。边角热用户高耗热量将在很大程度上影响每个热用户的用热量精确计量，阻碍分户热计量的实际推广。因此，需要提供一种能够在提高热计量准确性的同时，提高热费收取数值的准确性和合理性的技术方案，来解决现有技术中存在的热量计量不准确、计费方式不合理的问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种分户热计量方法和系统以及分户热计量的取费方法，以在提高热计量准确性的同时，提高热费收取数值的准确性和合理性。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种分户热计量方法，包括：获取用户房屋围护结构材料的耗热系数、围护结构材料的吸热系数、用户热计量表记录的第一用热数值和与所述用户相邻住户的热计量表记录的第二用热数值；所述用户的相邻住户有多个；根据所述耗热系数和所述第一用热数值确定所述用户房屋的耗热量；根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量；根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量确定用户的实际用热量。可选的，所述根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量，包括：根据所述耗热系数和所述用热数值，采用公式qj＝ajxj确定与所述用户的相邻住户的房屋的耗热量qj；其中，aj为与i用户相邻住户j的所述耗热系数，xj为与i用户相邻住户j的所述第二用热数值；根据所述耗热量qj，采用公式qi＝∑qj确定所述总散热量qi。可选的，所述根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量确定用户的实际用热量，包括：根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量，采用公式h＝xi-qi biqi确定用户的实际用热量h；其中，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，bi为i用户的所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。一种分户热计量系统，包括：数值获取模块，用于获取用户房屋围护结构材料的耗热系数、围护结构材料的吸热系数、用户热计量表记录的第一用热数值和与所述用户相邻住户的热计量表记录的第二用热数值；所述用户的相邻住户有多个；耗热量确定模块，用于根据所述耗热系数和所述第一用热数值确定所述用户房屋的耗热量；总散热量确定模块，用于根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量；实际用热量确定模块，用于根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量确定用户的实际用热量。可选的，所述总散热量确定模块包括：耗热量确定单元，用于根据所述耗热系数和所述用热数值，采用公式qj＝ajxj确定与所述用户的相邻住户的房屋的耗热量qj；其中，aj为与i用户相邻住户j的所述耗热系数，xj为与i用户相邻住户j的所述第二用热数值；总散热量确定单元，用于根据所述耗热量qj，采用公式qi＝∑qj确定所述总散热量qi。可选的，所述实际用热量确定模块包括：实际用热量确定单元，用于根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量，采用公式h＝xi-qi biqi确定用户的实际用热量h；其中，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，bi为所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。一种分户热计量的取费方法，包括：获取当前供热公司制定的单位热能所对应的热价；根据所述热价和上述实际用热量确定用户的预估热费；获取预设的用热均衡条件；根据所述用热均衡条件，采用科布-道格拉斯效用函数确定单位热能所对应的热价与公共热价间的比例关系；根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量确定用户的实际热费。可选的，所述根据所述热价和上述实际用热量确定用户的预估热费，具体包括：根据所述热价和上述实际用热量，采用公式t＝d px(xi-qi) pqbiqi确定用户的预估热费t；其中，d为用户采暖所需的固定热费，px为单位热能所对应的热价，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，pq为用户通过传热获得的热量的热价，bi为所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。可选的，所述根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量确定用户的实际热费，具体包括：根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量，采用公式确定用户的实际热费t*；其中，d为用户采暖所需的固定热费，px为单位热能所对应的热价，xi为i用户的所述用热数值，ai为i用户的所述耗热系数，α和β均为修正参数，且0＜α＜1，0＜β＜1。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的分户热计量方法和系统，在进行实际用热的计算过程中考虑用户房屋中各种结构材料热工参数，根据热工参数来进一步得到用户实际用热总量，这就能够提高用户热量计算的精确性。并且，采用分户热计量的取费方法，依赖于所计算得到的用户实际用热总量，基于博弈论模型，来确定用户实际热费，以提高用户热费收取的准确性和合理性。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例所提供的分户热计量方法的流程图；图2为本发明实施例提供的分户热计量系统的结构示意图；图3为本发明实施例提供的分户热计量的取费方法的流程图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的目的是提供一种分户热计量方法和系统以及分户热计量的取费方法，以在提高热计量准确性的同时，提高热费收取数值的准确性和合理性。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明实施例所提供的分户热计量方法的流程图，如图1所示，一种分户热计量方法，包括：s100、获取用户房屋围护结构材料的耗热系数、围护结构材料的吸热系数、用户热计量表记录的第一用热数值和与所述用户相邻住户的热计量表记录的第二用热数值，所述用户的相邻住户有多个。s101、根据所述耗热系数和所述第一用热数值确定所述用户房屋的耗热量；具体为：根据所述耗热系数和所述第一用热数值，采用公式qi＝aixi确定与所述用户的相邻住户的房屋的耗热量qi；其中，ai为i用户的所述耗热系数，xi为i用户的所述第一用热数值；s102、根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量。具体为：根据所述耗热系数和所述用热数值，采用公式qj＝ajxj确定与所述用户的相邻住户的房屋的耗热量qj；其中，aj为与i用户相邻住户j的所述耗热系数，xj为与i用户相邻住户j的所述第二用热数值；根据所述耗热量qj，采用公式qi＝∑qj确定所述总散热量qi。具体为，根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量，采用公式h＝xi-qi biqi确定用户的实际用热量h。其中，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，bi为所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。针对上述热计量方法，本发明还对应提供了一种分户热计量系统，如图2所示，所述分户热计量系统包括：数值获取模块200、耗热量确定模块201、总散热量确定模块202和实际用热量确定模块203。数值获取模块200用于获取用户房屋围护结构材料的耗热系数、围护结构材料的吸热系数、用户热计量表记录的第一用热数值和与所述用户相邻住户的热计量表记录的第二用热数值，所述用户的相邻住户有多个。总散热量确定模块202用于根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量。实际用热量确定模块203用于根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量确定用户的实际用热量。其中，所述总散热量确定模块202包括：耗热量确定单元和总散热量确定单元。耗热量确定单元用于用于根据所述耗热系数和所述用热数值，采用公式qj＝ajxj确定与所述用户的相邻住户的房屋的耗热量qj；其中，aj为与i用户相邻住户j的所述耗热系数，xj为与i用户相邻住户j的所述第二用热数值。总散热量确定单元用于根据所述耗热量qj，采用公式qi＝∑qj确定所述总散热量qi。所述实际用热量确定模块203包括：实际用热量确定单元。实际用热量确定单元用于根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量，采用公式h＝xi-qi biqi确定用户的实际用热量h。其中，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，bi为所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。而当建筑物的围护结构材料和热工参数一定时，有qi＝aixi，0＜ai。按照理论上的热费计算方式，i用户在采暖时期所花费的用热总费用是固定热费与采暖季热计量表中记录的用热量费用之和，即t′＝d qxxi。但是由于户间传热现象，i用户实际享受到的热量为自家散热器散发的热量减去对外界和邻室耗热量再加上邻室吸热量，即h＝xi-qi biqi。用户的公平实际热费的具体表达式为：t＝d px(xi-qi) pqbiqi。那么，基于这一现状，为了进一步能够精确获取对应于实际用热量的合理的热费数值，本发明在上述热计量方法的基础上进一步提出了一种分户热计量的取费方法，如图3所示，一种分户热计量的取费方法，包括：s300、获取当前供热公司制定的单位热能所对应的热价。s301、根据所述热价和上述实际用热量确定用户的预估热费。具体为，根据所述热价和上述实际用热量，采用公式t＝d px(xi-qi) pqbiqi确定用户的预估热费t。其中，d为用户采暖所需的固定热费，px为单位热能所对应的热价，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，pq为用户通过传热获得的热量的热价，bi为所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。s302、获取预设的用热均衡条件。s303、根据所述用热均衡条件，采用科布-道格拉斯效用函数确定单位热能所对应的热价与公共热价间的比例关系。s304、根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量确定用户的实际热费。具体为，根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量，采用公式确定用户的实际热费t*。其中，d为用户采暖所需的固定热费，px为单位热能所对应的热价，xi为i用户的所述用热数值，α和β均为修正参数，且0＜α＜1，0＜β＜1。在本发明所公开的分户热计量的取费方法中，需要基于公共物品用热博弈模型进行实际热价的确定。整个确定过程如下：在私人供给的公共物品用热博弈模型中，每个热住户需要考虑的问题是给定其它居民的选择的情况下，决策自己的最优战略来实现下列目标函数的最大化结果。因此，先设目标函数为f＝ui(xi,qi) λ(t-pxxi-pqqi)。其中，λ是拉格朗日乘数，ui(·)是i用户的热效用函数，pq是公共热量热费，即为用户通过传热获得的热量的热价，px是私有热量热费，即为单位热能所对应的热价。设定用户用热量的最优解的一阶条件为：即，当满足上式条件时，也就是满足了均衡条件。由于效应函数与仪表用量和耗热量有线性关系，数学假设个人的科布－道格拉斯效用函数为：这里0＜α＜1，0＜β＜1，α表示依赖于私有热的程度，β表示依赖于公共热的程度，越大越依赖。此时个人最优的均衡条件为：热博弈模型分析邻室之间的热量关系的具体过程为：由于边角用户与外界接触面积更大，在一般热计量建筑中边角用户耗热量更大，选择边角住户i和中心热用户j作为两个博弈主体，进行住宅建筑的用热博弈关系分析。两用户热博弈过程中总供给q＝qi qj，i热用户和j热用户进行不完全信息非合作博弈，即每个博弈的参与人独自要在满足自身基本用热生活的前提下，决定提供多少公共热，则i住户的决策问题可以表示为：maxu(xi,qi qj)i住户公共热的最优供给量为：那么对于住户i，公共热的供给结果为：这表明j住户的供给小于i住户的对共物品的最优需求时，i住户便供给否则j住户提供的公共品供给足够，i住户就可以按下限供给。进一步根据公式qi＝aixi和t＝d px(xi-qi) pqbiqi得到：上式中qi与qi的关系为负相关，当相邻住户对i住户传递的邻室热量越多，i住户愿意提供的公共热量就越少。在两住户的温度相同情况下，qj＝qi,因此，当j住户提供的公共热足够时，i住户愿意提供的公共热是满足其基本生活需求热能所散发的i住户的反应函数为同理，令表示住户j对公共热的最优供给，则住户j的反应函数为：在本发明所提供的技术方案中只考虑住户对自然界的热量耗散，不考虑从自然界吸收的热量，如太阳辐射热量等。边角住户在采暖季的平均温度低于中间住户。住户之间并不知道各自的用热习惯和偏好。在我国北方供暖背景下，实际住宅建筑中住户的室内温度处于16-26℃的温度区间内，此区间内温度的增加和效用的增长近似保持线性关系。所以可以假设i住户的效用函数为齐次的科布－道格拉斯函数的形式。即用户i的效用ui与其计量用热量xi和邻居对用户i的传热量成正比。当用户的用热量增大，邻居的传热量也增加时，用户的效用才能提高。根据博弈分析，为了使i住户的效用函数最大化，根据实际公平的热费公式t＝d px(xi-qi) pqbiqi、耗热公式qi＝aixi及效用函数，确定纳什均衡解为：maxu(xi,qi) λ[t-d-px(xi-qi)-pqbiqi]根据纳什均衡，该模型的均衡条件为：代入科布道格拉斯形式的效用函数，得到：由此可得私有热价px和公共热价pq的比例关系：将和公式qi＝aixi代入t＝d px(xi-qi) pqbiqi中得：从上式看出实际热费公式相比理论热费公式多出了修正参数对于边角用户对公共热的需求更高，更加依赖于公共热维持自身热舒适，所以此时α＜β。而对于中间用户供暖更依赖私有热量，所以α＞β，当计算整栋建筑的热费时，可以使α＝β计算整体热费博弈平衡后的平均值。此时实际热费修正系数为2(1-ai)。下面根据天津一住宅建筑的分户热计量下用热实例写出具体实施方案并做分析解释，在该应用实例中具体分为冷冬时期和暖冬时期。本方案中选择天津富民路114号院7号板楼某单元的1-6层用户进行说明，所有热用户的房屋面积近似相等且户型也相同，左侧与自然界相接触，右侧与其他单元相连接，建筑的耗散系数中间用户为0.6，边角热用户为0.45。用数学软件模拟费用变动结果，发现当α＝β＝0.42时，两个热用户达到平衡点，此时收退费差异平衡，有利于热用户之间公平取费。天津地区在分户热计量下的固定热费为7.50元/㎡。下表1-4列出了冷冬时期和暖冬时期在原有收费标准和应用此博弈方法后的单位面积热费用值。表1原有收费标准冷冬时期天津某单元1-6层住户单位面积热费(元/㎡)楼层左侧中间右侧一层22.619.221.6二层20.715.416.9三层2117.319.2四层19.418.414.8五层2114.017.3六层25.121.822.9表2应用博弈方法冷冬时期天津某单元1-6层住户单位面积热费(元/㎡)楼层左侧中间右侧一层20.118.719.6二层19.516.217.7三层19.718.019.9四层18.217.216.0五层19.514.818.0六层22.620.121.0表1和表2比较可知，对于边角用户单位面积的热费减少了1.5～2.5元/㎡之间，中间热用户单位面积热费增加了0.8元/㎡左右，有利用中和与中间热费的热费差异，平衡热计量下热费差异。表3原有收费标准暖冬时期天津某单元1-6层住户单位面积热费(元/㎡)楼层左侧中间右侧一层19.317.418.1二层18.315.116.0三层17.716.717.9四层17.814.215.9五层17.115.314.8六层18.219.419.5表4应用博弈方法暖冬时期天津某单元1-6层住户单位面积热费(元/㎡)楼层左侧中间右侧一层17.716.016.8二层16.815.616.5三层16.517.218.2四层16.314.816.1五层16.015.815.3六层17.118.118.2表3和表4比较可知，对于边角用户单位面积的热费减少了1.0-1.6元/㎡左右，中间热用户单位面积热费增加了0.5元/㎡左右，有利用中和与中间热费的热费差异，平衡热计量下热费差异。其中在两个时期中减少的热费总量可由政府补贴热力公司或出台相应对策。此方法解决了两个室温不相同的热用户之间的热费平衡问题，有利于我国分户热计量的推行，为我国取费政策提供科学的参考方案。相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明中引入博弈论的方法，应用博弈模型来分析分户计量下的用热情况，定量考虑邻室传热产生的热量，为分户热计量的取费方式提供参考方案，优化了分户热计量计算方法，使得计算结果更为准确，有利于我国分户热计量的具体实施。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页1 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技术特征：1.一种分户热计量方法，其特征在于，包括：
获取用户房屋围护结构材料的耗热系数、围护结构材料的吸热系数、用户热计量表记录的第一用热数值和与所述用户相邻住户的热计量表记录的第二用热数值；所述用户的相邻住户有多个；
根据所述耗热系数和所述第一用热数值确定所述用户房屋的耗热量；
根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量；
根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量确定用户的实际用热量。
2.根据权利要求1所述的一种分户热计量方法，其特征在于，所述根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量，包括：
根据所述耗热系数和所述用热数值，采用公式qj＝ajxj确定与所述用户的相邻住户的房屋的耗热量qj；其中，aj为与i用户相邻住户j的所述耗热系数，xj为与i用户相邻住户j的所述第二用热数值；
根据所述耗热量qj，采用公式qi＝∑qj确定所述用户相邻住户的总散热量qi。
3.根据权利要求1所述的一种分户热计量方法，其特征在于，所述根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量确定用户的实际用热量，包括：
根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量，采用公式h＝xi-qi biqi确定用户的实际用热量h；其中，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，bi为i用户的所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。
4.一种分户热计量系统，其特征在于，包括：
数值获取模块，用于获取用户房屋围护结构材料的耗热系数、围护结构材料的吸热系数、用户热计量表记录的第一用热数值和与所述用户相邻住户的热计量表记录的第二用热数值；所述用户的相邻住户有多个；
耗热量确定模块，用于根据所述耗热系数和所述第一用热数值确定所述用户房屋的耗热量；
总散热量确定模块，用于根据所述耗热系数和所述第二用热数值确定与所述用户相邻住户的总散热量；
实际用热量确定模块，用于根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量确定用户的实际用热量。
5.根据权利要求4所述的一种分户热计量系统，其特征在于，所述总散热量确定模块包括：
耗热量确定单元，用于根据所述耗热系数和所述用热数值，采用公式qj＝ajxj确定与所述用户的相邻住户的房屋的耗热量qj；其中，aj为与i用户相邻住户j的所述耗热系数，xj为与i用户相邻住户j的所述第二用热数值；
总散热量确定单元，用于根据所述耗热量qj，采用公式qi＝∑qj确定所述用户相邻住户的总散热量qi。
6.根据权利要求4所述的一种分户热计量系统，其特征在于，所述实际用热量确定模块包括：
实际用热量确定单元，用于根据所述用热数值、所述吸热系数、所述耗热量和所述总散热量，采用公式h＝xi-qi biqi确定用户的实际用热量h；其中，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，bi为所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。
7.一种分户热计量的取费方法，其特征在于，包括：
获取当前供热公司制定的单位热能所对应的热价；
根据所述热价和权利要求1-3任意一项所述的实际用热量确定用户的预估热费；
获取预设的用热均衡条件；
根据所述用热均衡条件，采用科布-道格拉斯效用函数确定单位热能所对应的热价与公共热价间的比例关系；
根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量确定用户的实际热费。
8.根据权利要求7所述的一种分户热计量的取费方法，其特征在于，所述根据所述热价和权利要求1-3任意一项所述的实际用热量确定用户的预估热费，具体包括：
根据所述热价和权利要求1-3任意一项所述的实际用热量，采用公式t＝d px(xi-qi) pqbiqi确定用户的预估热费t；其中，d为用户采暖所需的固定热费，px为单位热能所对应的热价，xi为i用户的所述用热数值，qi为i用户房屋的耗热量，pq为用户通过传热获得的热量的热价，bi为所述吸热系数，qi为与i用户相邻住户j的总散热量。
9.根据权利要求7所述的一种分户热计量的取费方法，其特征在于，所述根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量确定用户的实际热费，具体包括：
根据所述比例关系、所述预估热费和用户房屋的耗热量，采用公式确定用户的实际热费t*；其中，d为用户采暖所需的固定热费，px为单位热能所对应的热价，xi为i用户的所述用热数值，ai为i用户的所述耗热系数，α和β均为修正参数，且0＜α＜1，0＜β＜1。
技术总结本发明涉及一种分户热计量方法和系统以及分户热计量的取费方法。本发明提供的分户热计量方法和系统，在进行实际用热的计算过程中考虑用户房屋中各种结构材料热工参数，根据热工参数来进一步得到用户实际用热总量，能够提高用户热量计算的精确性。并且，采用分户热计量的取费方法，依赖于所计算得到的用户实际用热总量，基于博弈论模型，来确定用户实际热费，以提高用户热费收取的准确性和合理性。
技术研发人员：薛鹏;杨帆;张烨;廖俊华;谢静超;张伟荣;刘加平
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2020.01.17
技术公布日：2020.06.05
