[发明专利]抽凝机组的热电联合调度系统及调度方法

权利要求书

1.一种调节供电和热水的热电调度系统，其特征在于，包括：供给侧设备、控制器和多个用户侧设备；

供给侧设备包括：用于发电和提供热水的机组；

每个用户侧设备包括：由上述机组发出的电力驱动的热泵装置；由上述机组提供热水制热的制热装置；非采暖的耗电装置；

控制器，采集一段时间内的以下数据：所述机组的供暖热出力功率和发电出力电量；耗电总量；制热装置耗热量；制热装置与热源即上述机组之间的距离；

根据上述距离，计算下一时段由于减少热水供应导致的制热装置中的热水供应不足的热量，该供应不足的热量用所述热泵装置的发热量来补充，即热泵装置耗电发热；由此计算下一时段包括热泵装置在内的用电负荷耗电总量，根据对用电负荷耗电总量不同的控制目标，设定不同的目标函数，从而得到机组的输出电能、热能控制信号及热泵装置用电量控制信号和供热量信号；

控制器根据机组的输出电能、热能控制信号，控制机组的供暖热出力量和发电出力电量；并根据热泵装置用电量控制信号和供热量信号分别控制热泵装置和制热装置。

2.根据权利要求1所述的调度系统，其特征在于：计算热水供应不足的热量时，还要根据热水发热的热惯性时间计算。

3.根据权利要求1或2所述的调度系统，其特征在于：所述目标函数为对用电负荷耗电功率总量求标准差，当该值最小时，达到电力负荷平准化。

4.根据权利要求1所述的调度系统，其特征在于：所述机组为燃煤抽汽凝汽式热电联产机组。

5.根据权利要求1或2或4所述的调度系统，其特征在于：所述热泵装置为空调。

6.根据权利要求1或2或4所述的调度系统，其特征在于：所述控制器包括第一和第二远程集中控制器，分别采集供给侧设备和用户侧设备的信息并向其发出控制信号；综合调度控制装置(115)对上述采集的信息进行运算和控制。

7.根据权利要求1或2或4所述的调度系统，其特征在于，所述系统还包括检测和执行装置：检测所述耗电装置耗电量的电表；控制所述热泵装置的发热量的遥控开关(117)；用于检测所述采暖散热器(110)热水消耗的数据的消耗计量表(111)；控制采暖散热器(110)的流水阀门遥控开关(116)；机组的控制执行装置(118)。

8.根据权利要求7所述的调度系统，其特征在于，所述热电联产机组控制执行装置(118)包括调度控制信号收发编码存储器(302)、驱动电路(303)及机械齿轮控制装置(304)，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器解码以后生成燃煤热电联产机组调度控制指令，经过驱动电路输出的电力拖动信号触发机械齿轮控制装置，机械齿轮控制装置再控制燃煤热电联产机组的燃煤进料阀门动作、采暖蒸汽抽汽阀门动作及发电蒸汽流量阀门动作。

9.根据权利要求1所述的调度系统，其特征在于，综合调度控制装置(115)通过电力光纤(120)与云计算计算服务系统(917)连接，对采集的数据进行云计算。

10.一种根据权利要求4至8任一项所述调度系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

i.测量

(1)测量供给侧：机组发电出力功率P_CHP(t)和热出力功率H_CHP(t)；

(2)测量N个用户侧数据；

a)0～N个制热装置距机组的管道距离S_i，i＝0～N；

以ΔT为采样周期，采集0～T时间段内以下数据：

b)0～N个用户以前各时段的耗电功率P_i(t)；

c)0～N个用户以前各时段的耗热功率H_i(t)；

d)0～N个用户以前各时段的热泵装机容量

ii.计算

(1)计算所有用户总的用电量功率

(2)根据(1)中计算出的各时段总用电量功率P_sum(t)和步骤i中采集的H_CHP(t)、P_CHP(t)，预测未来一段时间T～2T的电力负荷功率P_load(t)和机组发电出力功率P_CHP(t)和热出力功率H_CHP(t)；

(3)用户分组：计算每个用户到机组的等效距离将相同的s_i的用户分为同一组，计为第l组，l＝s_i，总计为L组，L为自然数；v为热水在管道中的流速，ΔT为单位调节时间即上述采样周期，T_i代表用户输入的热惯性时间；

(4)对(3)中分得的L组，分别求出各组所有用户的总采暖负荷功率H_load(l)，和热泵装机总容量P_EHP(l)：

H_load(l)＝∑H_i(t，l)；H_i(t，l)为第l组用户i在t时刻的采暖负荷；

为第l组用户i的热泵容量；

iii.控制计算

(1)目标函数

Δp=Σt=T2T(pload(t)-p‾load)2T+1---(1)]]>

其中平准化后的等效负荷定义如下：

p_load(t)＝P_load(t)-(p_CHP(t)-P_CHP(t))+p_EHPs(t)；         (2)

其中，p_load(t)是调节后的等效用电负荷功率，p_CHP(t)是调节后热电联产发电功率，p_EHPs(t)是t时所有用户耗电功率；

等效电力负荷平均值，定义如下：

p‾load=Σt=T2Tpload(t)T+1---(3)]]>

(2)约束方程

a)热负荷平衡方程

热泵用电供暖代替热电联产热水供暖出力的不足是方法的核心，如果Δh(t)表示第t时段热电联产热水供暖不足的功率，则，其表达式为：

Δh(t)＝|H_CHP(t)-h_CHP(t)|                            (4)

其中，h_CHP(t)是调节后热电联产供暖热出力功率，H_CHP(t)是步骤ii中的预测值；

第t时段热电联产热水供给不足将由L组用户组的热泵分别在t～t+L时段通过用电来补偿；即

Δh(t)=Σl=0LhEHP(t+l,l)(t+l≤T)---(5)]]>

h_EHP(t+l，l)为t+l时刻第l组用户热泵的供暖功率之和；h_EHP(t，l)为t时刻第l组用户热泵的供热量功率之和；

如果式中h_EHP(t，l)可以取0的话，一方面，某些时段并不是所有用户组都参与补偿；另一方面，如果超过了规定的总调度时间，热水供给不足仍未影响到处于远端的用户组，那么这些用户组也将不参与补偿；

b)抽凝式热电机组约束：

发电出力下限：

pCHPmin(t)=lCHPmin·hCHP(t)+nCHPmin---(6)]]>

发电出力上限：

pCHPmax(t)=lCHPmax·hCHP(t)+nCHPmax---(7)]]>

发电出力限制：

pCHPmin(t)<pCHP(t)≤pCHPmax(t)---(8)]]>

供暖出力约束：

5≤hCHP(t)≤hCHPmax(t)---(9)]]>

其中是调节后热电联产供暖热出力的最大值；

其中为热电机组工况曲线参数，而为了避免热电联产机组供暖出力功率为0时，重启耗时，特在公式(9)中限制了供暖出力下限为5MW。同时为了保证热电机组依然能够满足原有区域电力负荷的需求，可以另外限制热电联产发电出力大于原计划发电出力：

p_CHP(t)≥P_CHP(t)                                (10)

c)用户侧热泵约束

热电比约束：

h_EHP(t，l)＝COP·p_EHP(t，l)                     (11)

热泵出力上限：

0≤p_EHP(t，l)≤min(P_EHP(l)，H_load(l)/COP)       (12)

其中，P_EHP(l)为第l组用户的热泵容量之和；H_load(l)为第l组用户的采暖负荷功率；COP分散式热泵热电比系数；

最后热泵耗电供热既可以补偿热水供暖的不足，也可以增加电力低谷时段的负荷，因此，需要求出各时段所有用户组的热泵耗电量之和：

pEHPs(t)=Σl=0LpEHP(t,l)---(13)]]>

其中p_EHP(t，l)是t时第l组用户热泵的耗电功率；

将步骤ii中预测的P_CHP(t)，H_CHP(t)；步骤ii中计算变量P_load(t)，H_load(l)，P_EHP(l)代入公式(1)～(13)中并进行联合求解，在目标函数Δp最小值时，求得优化后所得执行变量热电联产发电出力p_CHP(t)、热电联产热出力h_CHP(t)、用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t，l)和供热量h_EHP(t，l)；

iv.发送控制信号到供给和用户执行动作

根据iii的优化后所得执行变量，将变量信号发送至供给侧和用户，执行具体动作，如下：

根据热电联产发电出力p_CHP(t)和热出力h_CHP(t)信号，控制热电联产机组在未来调节时间内各时段的动作；

根据用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t，l)和供热量h_EHP(t，l)，控制用户侧不同距离用户使用热泵供暖量，以及关闭散热器量。