[发明专利]一种冷热电三联供协调控制管理装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于工业控制技术领域，具体地涉及一种基于统一软硬件平台的冷热电三联供协调控制管理装置及方法。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，化石能源的使用量逐年增加，自然环境压力也日益增大，国家也在逐步调整各种能源的使用比例，天然气作为一种高热值清洁能源，在能源系统中已显示出日益重要的作用，充分合理利用天然气的一个重要途径是发展分布式冷热电三联供技术。该技术是指用天然气驱动发电机发电，回收余热用于冬季供热、夏季供冷的综合能量供应系统，可用于建筑或一个区域的能源供应。该技术建立在能量梯级利用的基础上，将制冷供热及发电过程一体化的多联产总能系统，其根本目的在于提高一次能源利用率，实现能量的梯级利用，由于三联供在能源转换效率方面所具有的突出优势，因此在世界范围内获得了广泛的应用。

随着三联供技术在工业生产和社会生活中的广泛应用，如何优化三联供系统的设计及运行，获得最大的经济效益和社会效益，成为了当前研究的重点问题，目前的优化设计和运行基本上围绕系统自身特点和各方需求的波动特效来进行研究分析，具体的途径如下：

(1)在系统结构配置形式上进行分析和选择。即如何根据服务对象的实际需求选择出最佳的配置形式是优化设计必须考虑的问题。

(2)在系统合理容量的确定方面进行分析和研究，主要是指原动机合理容量的确定。根据可能的系统配置形式，利用一定的数学规划方法确定在不同结构形式下对应的优化设计容量，包括原动机数目和单台容量的选择，通过比较分析得到最佳的配置形式和相应的设计容量。

(3)采用变工况下的调节和运行策略。通过分析不同系统的变工况特性就可以选择得到合理的调节运行策略。

在以上常见三种策略中，系统结构配置形式和系统合理容量的确定属于前期系统设计方面要充分考虑的问题，而采用变工况下的调节和运行策略则属于系统调度控制的智能化问题，根本目的是要解决如何才能根据外界情况的变化而快速规范化和合理化分配冷热电三方面的需求。从目前的研究成果及应用情况看，市场上缺乏一种智能化的优化协调控制管理装置来统一管理和分配冷热电三方面的需求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的以上问题，本发明公开了一种基于统一硬件平台的冷热电三联供协调控制管理装置及方法。本发明具体采用以下技术方案：

一种冷热电三联供协调控制管理装置，所述协调控制管理装置包括系统经济性优化控制模块、系统效率优化控制模块、以冷定电控制模块、以热定电控制模块、跟踪电负荷控制模块、数据采集单元、通讯管理模块、对时模块；其特征在于：

所述数据采集单元采集冷热电三联供系统相关数据，包括环境数据、电网系统数据、燃气轮机监控系统数据；采集的数据通过DP总线上送至通讯管理模块；

所述系统经济性优化控制模块、系统效率优化控制模块、以冷定电控制模块、以热定电控制模块、跟踪电负荷控制模块分别通过装置DP总线与采集单元相连，获取数据采集单元采集的冷热电三联供系统相关数据，实现燃气轮机各优化运行模式下的优化计算，同时将优化计算结果作为指令通过通讯管理模块输出给燃气轮机监控系统的自动启停系统即APS系统；

其中，所述各优化运行模式包括系统经济性最优运行模式、系统效率最优运行模式、以冷定电运行模式、以热定电运行模式、跟踪电负荷运行模式。

本发明进一步包括以下优选方案：

所述系统经济性优化控制模块获取冷、热、电负荷的预测值，或者通过数据采集单元获取的冷、热、电负荷真实值计算出优化运行的燃气轮机的功率和对应的优化运行成本，进而通过燃气轮机控制系统调整燃机输出功率，使冷热电三联供系统在整个运行阶段内都趋于成本最低状态。

所述系统效率优化控制模块根据冷、热、电负荷的预测值，或者通过数据采集单元获取的冷、热、电负荷真实值计算出优化运行的燃机功率和对应的优化运行能源综合利用效率，进而通过燃气轮机控制系统调整燃气轮机输出功率，使冷热电三联供系统在整个运行阶段内都趋于能源综合利用效率最高状态。所述以冷定电控制模块，其控制目标是以冷热电三联供系统平衡现场冷负荷需求，控制策略包括两种：

一种是根据冷、热、电负荷的预测值或数据采集单元获取的冷、热、电负荷的真实值，计算出对应所需的燃机运行功率，通过调整燃机功率使分布式联供系统满足冷负荷需求；

另一种是跟踪电空调的制冷量，通过燃气轮机控制系统的反馈控制，不断调整燃机功率，使电空调的制冷量降至最低。

所述以热定电控制模块，其控制目标是以冷热电三联供系统平衡现场采暖负荷需求，控制策略包括以下两种：