抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統與方法
2023-10-11 04:30:19 1
專利名稱:抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統與方法
技術領域:
本發明涉及城市綜合能源供應系統,尤其涉及一種利用對製冷負荷的調度實現電力系統最優化控制的方法。
背景技術:
現有的電網中包括兩種發電模式一種是單獨由熱電聯產機組發電出力提供電能,另一種是單獨由凝汽式火電機組發電出力提供電能。這兩種發電機組各自獨立運行。其中熱電聯產機組為終端用戶供應電能的同時提供採暖熱能。而凝汽式火電機組只能提供給終端用戶電能,熱能則需要靠另外的熱能廠來供應。
熱電聯產機組運行的物理狀態受到「以熱定電」的運行工況圖限制。即在一定供熱量情況下,存在最小發電量和最大發電量限制。如
圖1表示的是型號為 C12-3. 43/0. 490 (D56)的汽輪機熱電聯產機組供熱和發電出力的運行工況圖。對應每一個採暖抽氣量Q的物理狀態,允許熱電聯產機組有最小發電出力Pmin和最大發電出力Pmax。針對一定的電網總負荷,在滿足一定的採暖負荷的情況下,熱電聯產機組大於最小發電出力的部分,該出力是多少才是節能的呢?
公告號為CN1259834C的中國發明專利揭示了一種雙源供暖空調系統及利用該系統採暖供熱/供冷的方法。該專利解決了將熱電聯產生產的電能與採暖熱能充分利用的問題。
公告號為CN100580327C的中國發明專利揭示了一種熱電聯產供能方法及系統。 該專利將居民採暖用戶劃分為空調器熱泵採暖和散熱器供暖用戶,由熱電聯產機組單獨向上述採暖用戶分別提供電能和採暖熱能供其冬季採暖需要,以提高能源利用。
由此可見,上述兩件專利都只是解決了單獨如何有效利用熱電聯產機組產出的電能和熱能的問題。而並未解決與純凝汽式火電機組配合情況下如何控制熱電聯產機組應該承擔的採暖和發電出力為多少才能夠節能的問題。
請參閱圖2所示,為現有熱電火電調度計劃圖。燃煤電廠是我國北方地區主力電廠,所佔比例超過95 %。近年來為了滿足採暖和節能需求,各級政府大力推廣熱電聯產技術,導致我國現在北方地區電網內的電源主要由抽凝式熱電聯產機組和純凝汽火電機組構成。夏季製冷期電網日負荷峰谷差較大在高峰時期,承擔製冷任務的熱電聯產機組存在最大發電出力限制,無法增加發電出力承擔調峰任務。在夜間電力負荷低谷時期,全網平均負荷率往往僅為50% 60% ;熱電聯產機組承擔供暖任務,有最小發電出力要求,給電網調度帶來困難,電網需要調度純凝汽火電機組提供調峰輔助服務,在《西北區域併網發電廠輔助服務管理實施細則(試行)》中針對大型純凝汽火電機組(如300MW)規定了基本調峰為 60%至額定容量範圍。這種調峰方式造成低負荷運行的高煤耗損失,從電網整體能耗來看是不節能的。
燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組產出的採暖熱水經集中式熱吸收式制冷機轉換為冷水,由於輸送距離及冷水流速的限制,送達用戶具有一定的距離,而產出的電力則可以瞬間到達用戶;現有技術中,沒有根據燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組與採暖用戶之間的距離, 合理對燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組和燃煤純凝汽式火電機組進行聯合調度控制的系統及方法,使得調度更加的及時、準確,避免浪費能源。發明內容
本發明的目的是建立熱電聯合調度系統及其調度方法,使得該系統根據燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組與冷水用戶之間的距離,合理對燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組和燃煤純凝汽式火電機組進行聯合調度,以滿足終端用戶的冷水供冷量和非採暖用電量的需求, 並減少總能耗達到節能目的。
為了實現上述目的,本發明一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統採用如下技術方案
一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,包括
用於產出電力和採暖熱水的燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組;
用於產出電能的燃煤純凝汽式火電機組;
集中式熱吸收式制冷機,連接燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的熱水出口,並將熱水轉化為冷水,通入供熱管道;
通過電力電纜與所述燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組和燃煤純凝汽式火電機組並聯的空調器,所述空調器由所述燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組和燃煤純凝汽式火電機組產生的電能驅動而產生製冷冷風;
控制空調器的空調器遙控開關;
採集用戶非製冷用電的電錶;
通過供熱管道與所述集中式熱吸收式制冷機相連接的製冷風機盤管,所述集中式熱吸收式制冷機生產的冷水流入所述製冷風機盤管中產生製冷冷風;
製冷風機盤管冷水消耗計量表,用於檢測所述製冷風機盤管冷水消耗的數據;
控制製冷風機盤管的製冷風機盤管流水閥門遙控開關;
第一遠程集中控制器,採集燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量, 發電出力電量;並將採集的燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量,發電出力電量傳送給綜合調度控制裝置;
第二遠程集中控制器,其記載製冷風機盤管與燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組之間的管道距離信息;第二遠程集中控制器採集製冷風機盤管冷水消耗計量表檢測的冷水消耗數據,採集用戶的非冷水用電,然後將管道距離信息、用戶的非冷水用電、冷水消耗數據傳送給綜合調度控制裝置;
第三遠程集中控制器,採集燃煤純凝汽式火電機組的發電出力電量;並將採集的燃煤純凝汽式火電機組的發電出力電量傳送給綜合調度控制裝置;
綜合調度控制裝置,由燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量、燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的發電出力電量、燃煤純凝汽式火電機組的發電出力電量、用戶的製冷風機盤管的管道距離信息、用戶的非製冷用電數據和用戶的冷水消耗數據,生成調度控制信號;
第一遠程集中控制器接收綜合調度控制裝置所發出的調度控制信號,並用該調度控制信號控制燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的燃煤熱電聯產機組控制執行裝置動作;
第二遠程集中控制器接收綜合調度控制裝置所發出的調度控制信號,並用該調度控制信號分別驅動空調器遙控開關、製冷風機盤管流水閥門遙控開關執行動作;
第三遠程集中控制器接收綜合調度控制裝置所發出的調度控制信號,並用該調度控制信號控制燃煤純凝汽式火電機組的燃煤純凝汽式火電機組控制執行裝置動作。
綜合調度控制裝置分別用於計算得到燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組在每個時刻的供暖出力熱水流量和發電出力電量的調度控制信號;計算得到燃煤純凝汽式火電機組在每個時刻的發電出力電量的調度控制信號;計算得到終端用戶處的空調器在每個時刻的製冷電力消耗量的調度控制信號;計算得到終端用戶處在每個時刻的製冷風機盤管消耗製冷冷水數量的調度控制信號;
所述製冷風機盤管流水閥門遙控開關,通過第二遠程集中控制器以遙控方式與所述綜合調度控制裝置耦合;
空調器遙控開關,通過第二遠程集中控制器以遙控方式與所述綜合調度控制裝置華禹合;
燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組控制執行裝置,通過第一遠程集中控制器以遙控方式與所述綜合調度控制裝置耦合;所述燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組控制執行裝置根據獲得的調度控制信號,控制與其連接的燃煤進料閥門、鍋爐蒸汽進汽閥門、採暖蒸汽抽汽閥門及發電蒸汽流量閥門動作。
所述綜合調度控制裝置包括接收用戶非空調製冷耗電數據、用戶冷水消耗數據、 用戶管道距離信息、燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量、燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的發電出力電量和燃煤純凝汽式火電機組的發電出力電量的第一數據接收單元;將接收到的所有數據進行解碼的數據解碼器單元;對解碼後的所有數據進行存儲的數據存儲器單元;生成調度控制信號的調度控制信號計算單元;將所述調度控制信號進行編碼的信號編碼器;及將編碼後的調度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器、第二遠程集中控制器、第三遠程集中控制器的發送單元。
所述燃煤熱電聯產機組控制執行裝置包括調度控制信號收發編碼存儲器、驅動電路及機械齒輪控制裝置,所述調度控制信號經調度控制信號收發編碼存儲器解碼以後生成燃煤熱電聯產機組調度控制指令,經過驅動電路輸出的電力拖動信號觸發機械齒輪控制裝置,機械齒輪控制裝置再控制燃煤熱電聯產機組的燃煤進料閥門動作、採暖蒸汽抽汽閥門動作及發電蒸汽流量閥門動作。
所述燃煤純凝汽式火電機組控制執行裝置包括調度控制信號收發編碼存儲器、驅動電路及機械齒輪控制裝置,所述調度控制信號經調度控制信號收發編碼存儲器解碼以後生成燃煤純凝汽式火電機組調度控制指令,經過驅動電路輸出的電力拖動信號觸發機械齒輪控制裝置,機械齒輪控制裝置再控制燃煤純凝汽式火電機組的燃煤進料閥門動作及發電蒸汽流量閥門動作。
綜合調度控制裝置通過電力光纖與雲計算計算服務系統連接,並驅動雲計算計算服務系統計算,以獲得調度控制信號;綜合調度控制裝置通過電力光纖接收雲計算計算服務系統計算獲得的調度控制信號,然後經由電力電纜或無線傳輸方式發布該調度控制信號給第一遠程集中控制器、第二遠程集中控制器、第三遠程集中控制器。
所述第二遠程集中控制器包括非製冷電錶脈衝計數器、製冷冷水流量脈衝計數器、脈衝信號編碼轉換器、計量信號放大發射器,及相互連接的控制信號接收解碼器和控制信號遙控發射器;非製冷電錶脈衝計數器連接用戶非製冷電錶,用於檢測用戶非製冷耗電數據,用戶非製冷耗電數據經過脈衝信號編碼轉換器及計量信號放大發射器處理後傳送至綜合調度控制裝置;製冷冷水流量脈衝計數器連接製冷風機盤管冷水消耗計量表,用於檢測製冷風機盤管冷水消耗計量表的冷水流量數據,製冷冷水流量脈衝計數器檢測得到的冷水流量數據經過脈衝信號編碼轉換器及計量信號放大發射器處理後和製冷風機盤管與燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組之間的管道距離信息傳送至綜合調度控制裝置;控制信號接收解碼器,接收綜合調度控制裝置發出的調度控制信息並進行解碼, 然後通過控制信號遙控發射器將控制信號發送給空調器遙控開關、製冷風機盤管流水閥門遙控開關執行動作。一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統的調度方法包括以下步驟本發明熱電聯合調度系統的調度方法包括以下步驟1)、測量1.1)、測量供給側第一遠程集中控制器採集0 TX Δ T時間段燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組的發電出力PCHP(t)和熱出力HCHP(t);採樣周期為ΔΤ;Τ為採集的次數,T為自然數;第三遠程集中控制器採集0 TX ΔΤ時間段燃煤純凝汽式火電機組的發電出力電量 P。 (t);1. 2)、測量用戶側i = 0 N,N為用戶個數;每個用戶均具有空調器和製冷風機
盤管;1. 2. 1)、第二遠程集中控制器採集N個用戶距熱源燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組 (A)的管道距離Si ;1. 2. 2)、第二遠程集中控制器採集0 TX Δ T時間段N個用戶非製冷耗電量 Pi (t),採樣頻率為ΔΤ;1. 2. 3)、第二遠程集中控制器採集0 TX Δ T時間段N個用戶的製冷風機盤管的耗冷量Hi (t),採樣頻率為ΔΤ;1. 2. 4)、第二遠程集中控制器採集N個用戶的空調器裝機容量if ;2)、計算2. 1)、綜合調度控制裝置(115)計算所有用戶各時段總的用電量
NP_(t) = Yj\(t)·,
i=02.2)、根據步驟2. 1)中計算出的各時段總用電量P_(t),利用統計分析方法,預測未來一段時間段的電力負荷PlMd(t);根據步驟1)採集的燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的熱出力HCHP(t),預測未來一段時間的燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的熱出力 Hchp ⑴;
2. 3)、用戶分組計算每個用戶到熱源的等效距離
權利要求
1.一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,包括 用於產出電力和採暖熱水的燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A);用於產出電能的燃煤純凝汽式火電機組(B);集中式熱吸收式制冷機000),連接燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的熱水出口,並將熱水轉化為冷水,通入供熱管道(114);通過電力電纜(11 與所述燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)和燃煤純凝汽式火電機組⑶並聯的空調器(108),所述空調器(108)由所述燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組㈧和燃煤純凝汽式火電機組(B)產生的電能驅動而產生製冷冷風; 控制空調器(108)的空調器遙控開關(117); 採集用戶非製冷用電的電錶;通過供熱管道(114)與所述集中式熱吸收式制冷機(200)相連接的製冷風機盤管 (110),所述集中式熱吸收式制冷機(200)生產的冷水流入所述製冷風機盤管(110)中產生製冷冷風;製冷風機盤管冷水消耗計量表(111),用於檢測所述製冷風機盤管(110)冷水消耗的數據;控制製冷風機盤管(110)的製冷風機盤管流水閥門遙控開關(116); 第一遠程集中控制器(1121),採集燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的供暖出力熱水流量,發電出力電量;並將採集的燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的供暖出力熱水流量, 發電出力電量傳送給綜合調度控制裝置(115);第二遠程集中控制器(1122),其記載製冷風機盤管(110)與燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)之間的管道距離信息;第二遠程集中控制器(112 採集製冷風機盤管冷水消耗計量表(111)檢測的冷水消耗數據,採集用戶的非製冷用電,然後將管道距離信息、用戶的非製冷用電、冷水消耗數據傳送給綜合調度控制裝置(115);第三遠程集中控制器(1123),採集燃煤純凝汽式火電機組(B)的發電出力電量;並將採集的燃煤純凝汽式火電機組(B)的發電出力電量傳送給綜合調度控制裝置(115);綜合調度控制裝置(115),由燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的供暖出力熱水流量、 燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的發電出力電量、燃煤純凝汽式火電機組(B)的發電出力電量、用戶的製冷風機盤管(110)的管道距離信息、用戶的非製冷用電數據和用戶的冷水消耗數據,生成調度控制信號;第一遠程集中控制器(1121)接收綜合調度控制裝置(11 所發出的調度控制信號,並用該調度控制信號控制燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的燃煤熱電聯產機組控制執行裝置(118)動作;第二遠程集中控制器(112 接收綜合調度控制裝置(11 所發出的調度控制信號, 並用該調度控制信號分別驅動空調器遙控開關(117)、製冷風機盤管流水閥門遙控開關 (116)執行動作;第三遠程集中控制器(112 接收綜合調度控制裝置(11 所發出的調度控制信號,並用該調度控制信號控制燃煤純凝汽式火電機組(B)的燃煤純凝汽式火電機組控制執行裝置(119)動作。
2.根據權利要求1所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,綜合調度控制裝置(11 分別用於計算得到燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)在每個時刻的供暖出力熱水流量和發電出力電量的調度控制信號;計算得到燃煤純凝汽式火電機組(B)在每個時刻的發電出力電量的調度控制信號;計算得到終端用戶處的空調器(108) 在每個時刻的製冷電力消耗量的調度控制信號;計算得到終端用戶處在每個時刻的製冷風機盤管(110)消耗製冷冷水數量的調度控制信號;所述製冷風機盤管流水閥門遙控開關(116),通過第二遠程集中控制器(112 以遙控方式與所述綜合調度控制裝置(11 耦合;空調器遙控開關(117),通過第二遠程集中控制器(112 以遙控方式與所述綜合調度控制裝置(11 耦合;燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組控制執行裝置(118),通過第一遠程集中控制器(1121) 以遙控方式與所述綜合調度控制裝置(11 耦合;所述燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組控制執行裝置(118)根據獲得的調度控制信號,控制與其連接的燃煤進料閥門、鍋爐蒸汽進汽閥門、採暖蒸汽抽汽閥門及發電蒸汽流量閥門動作。
3.根據權利要求1所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,所述綜合調度控制裝置(11 包括接收用戶非製冷耗電數據、用戶冷水消耗數據、用戶管道距離信息、燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的供暖出力熱水流量、燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)的發電出力電量和燃煤純凝汽式火電機組(B)的發電出力電量的第一數據接收單元O01); 將接收到的所有數據進行解碼的數據解碼器單元O02); 對解碼後的所有數據進行存儲的數據存儲器單元O03); 生成調度控制信號的調度控制信號計算單元O04); 將所述調度控制信號進行編碼的信號編碼器O05);及將編碼後的調度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器(1121)、第二遠程集中控制器 (1122)、第三遠程集中控制器(1123)的發送單元(206)。
4.根據權利要求1所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,所述燃煤熱電聯產機組控制執行裝置(118)包括調度控制信號收發編碼存儲器(302)、 驅動電路(30 及機械齒輪控制裝置(304),所述調度控制信號經調度控制信號收發編碼存儲器解碼以後生成燃煤熱電聯產機組調度控制指令,經過驅動電路輸出的電力拖動信號觸發機械齒輪控制裝置,機械齒輪控制裝置再控制燃煤熱電聯產機組的燃煤進料閥門動作、採暖蒸汽抽汽閥門動作及發電蒸汽流量閥門動作。
5.根據權利要求1所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,所述燃煤純凝汽式火電機組控制執行裝置(119)包括調度控制信號收發編碼存儲器 002)、驅動電路(40 及機械齒輪控制裝置004),所述調度控制信號經調度控制信號收發編碼存儲器解碼以後生成燃煤純凝汽式火電機組調度控制指令,經過驅動電路輸出的電力拖動信號觸發機械齒輪控制裝置,機械齒輪控制裝置再控制燃煤純凝汽式火電機組的燃煤進料閥門動作及發電蒸汽流量閥門動作。
6.根據權利要求1所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,綜合調度控制裝置(115)通過電力光纖(120)與雲計算計算服務系統(917)連接,並驅動雲計算計算服務系統(917)計算,以獲得調度控制信號;綜合調度控制裝置(11 通過電力光纖(120)接收雲計算計算服務系統(917)計算獲得的調度控制信號,然後經由電力電纜或無線傳輸方式發布該調度控制信號給第一遠程集中控制器、第二遠程集中控制器、第三遠程集中控制器。
7.根據權利要求1所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,所述第二遠程集中控制器包括非製冷電錶脈衝計數器、製冷冷水流量脈衝計數器、脈衝信號編碼轉換器、計量信號放大發射器,及相互連接的控制信號接收解碼器和控制信號遙控發射器;非製冷電錶脈衝計數器連接用戶非製冷電錶,用於檢測用戶非製冷耗電數據,用戶非製冷耗電數據經過脈衝信號編碼轉換器及計量信號放大發射器處理後傳送至綜合調度控制裝置(115);製冷冷水流量脈衝計數器連接製冷風機盤管冷水消耗計量表(111),用於檢測製冷風機盤管冷水消耗計量表(111)的冷水流量數據,製冷冷水流量脈衝計數器檢測得到的冷水流量數據經過脈衝信號編碼轉換器及計量信號放大發射器處理後和製冷風機盤管 (110)與燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組(A)之間的管道距離信息傳送至綜合調度控制裝置 (115);控制信號接收解碼器,接收綜合調度控制裝置(11 發出的調度控制信息並進行解碼,然後通過控制信號遙控發射器將控制信號發送給空調器遙控開關(117)、製冷風機盤管流水閥門遙控開關(116)執行動作。
8.根據權利要求1所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統,其特徵在於,集中式熱吸收式制冷機O00)的轉換效率為1。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統的調度方法,其特徵在於,包括以下步驟1)、測量:·1.1)、測量供給側第一遠程集中控制器(1121)採集0 TX ΔΤ時間段燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組 (A)的發電出力PCHP(t)和熱出力HCHP(t);採樣周期為Δ T ;T為採集的次數,T為自然數;第三遠程集中控制器(112 採集0 TX Δ T時間段燃煤純凝汽式火電機組(B)的發電出力電量Pcw (t);·1. 2)、測量用戶側i = 0 N,N為用戶個數;每個用戶均具有空調器(108)和製冷風機盤管(110);·1. 2. 1)、第二遠程集中控制器(112 採集N個用戶距熱源燃煤抽汽凝汽式熱電聯產機組㈧的管道距離Si ;·1. 2. 2)、第二遠程集中控制器(1122)採集0 TX Δ T時間段N個用戶非製冷耗電量 Pi (t),採樣頻率為ΔΤ;·1.2. 3)、第二遠程集中控制器(1122)採集0 TX Δ T時間段N個用戶的製冷風機盤管(110)的耗冷量Hi (t),採樣頻率為ΔΤ;·1.2. 4)、第二遠程集中控制器(1122)採集N個用戶的空調器(108)裝機容量if ;幻、計算·2.1)、綜合調度控制裝置(115)計算所有用戶各時段總的用電量
全文摘要
本發明提供一種抽凝式熱電聯產與純凝汽火電聯合調度系統與方法,包括熱電聯產機組、純凝汽式火電機組、集中式熱吸收式制冷機、空調器、電能表、製冷風機盤管、冷水消耗計量表及採集所述電能表檢測的耗電數據及冷水消耗計量表檢測的冷水消耗數據的第二遠程集中控制器、通過第一~三遠程集中控制器控制所述熱電聯產機組、純凝汽式火電機組、空調器及風機盤管運行的調度控制裝置。本發明通過採集用戶至熱源的管道距離,利用該管道距離合理將原本獨立運行的凝氣式火電機組和熱電聯產機組進行聯合調度,有效的減少熱電聯產機組與純凝氣式火電機組的總能源消耗,避免浪費燃料資源,同時使得調度更加的及時、準確。
文檔編號F01D21/00GK102510098SQ20111032394
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月23日 優先權日2011年10月23日
發明者吳鍇, 楊玉龍, 龍虹毓 申請人:西安交通大學