CN101950963B - 一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***，其包括：热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵、电能表、散热器、耗热计量表及调度控制装置。其中，由所述电能表检测耗电数据、由耗热计量表检测采暖耗热数据，再由所述调度控制装置采集所述耗电数据及采暖耗热数据、及纯凝汽式火电机组开停机一次的全部能耗，进而生成调度控制信号，该调度控制装置将调度控制信号发送至所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器，并控制所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器运行。本发明能有效避免纯凝汽式火电机组开停机调峰、从而减少因此造成的燃料损失。

Description

一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***及方法

技术领域

本发明涉及热电联产供能***，尤其涉及一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***与方法。

背景技术

现有的电网中包括两种发电模式：一种是单独由热电联产机组发电出力提供电能，另一种是单独由纯凝汽式火电机组发电出力提供电能。这两种发电机组各自独立运行。其中热电联产机组为终端用户供应电能的同时提供采暖热能。而纯凝汽式火电机组只能提供给终端用户电能，热能则需要靠另外的热能厂来供应。

热电联产机组运行的物理状态受到“以热定电”的运行工况图限制。即在一定供热量情况下，存在最小发电量和最大发电量限制。如图1表示的是型号为C12-3.43/0.490(D56)的汽轮机热电联产机组供热和发电出力的运行工况图。对应每一个采暖抽气量Q的物理状态，允许热电联产机组有最小发电出力P_min和最大发电出力P_max。而当电网内热电联产机组最小发电出力总和已经满足电力负荷需求时候，电网需要调度纯凝汽式火电机组停机，以实现调峰。

上述情况下纯凝汽式火电机组在24小时内会启停机一次，实现运行和停机两种班制的模式，即“两班制调峰”。目的是应对24小时，电力负荷的高低变化。现存的问题是，纯凝汽式火电机组每启停机一次，会造成额外的大量一次能源损失。

尤其当电网负荷低谷时段，会导致电网内的纯凝汽式火电机组被迫停机调峰。由于现有电网电力负荷低谷与高峰之间的时间跨度小，电力负荷峰谷数量差异大。当电网电力负荷增加时，纯凝汽式火电机组往往又需要在短时间内重新开机，即从停机状态转换到开机状态应对电网负荷调峰需求。由此造成能源浪费。

公告号为CN1259834C的中国发明专利揭示了一种双源供暖空调***及利用该***采暖供热/供冷的方法。该专利仅仅解决了将热电联产生产的电能与采暖热能充分利用的问题。

公告号为CN100580327C的中国发明专利揭示了一种热电联产供能方法及***。该专利将居民采暖用户划分为空调器热泵采暖和散热器供暖用户，由热电联产机组单独向上述采暖用户分别提供电能和采暖热能供其冬季采暖需要，以提高能源利用。

由此可见，上述两件专利都只是解决了如何单独有效利用热电联产机组产出的电能和热能的问题。而并未解决如何避免纯凝汽式火电机组停机调峰的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***及方法，从而避免凝汽式火电机组被迫开停机调峰(也称“两班制调峰”)，实现节能。

本发明的目的之一是：提供一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***，其包括：用于产出电能和采暖热能的热电联产机组；用于产出电能的纯凝汽式火电机组；通过输电线路与所述热电联产机组与纯凝汽式火电机组并联的空调器热泵，并由所述热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动所述空调器热泵产生采暖热能；电能表，包括与所述空调器热泵相耦合的第一电能表、及与终端用户的其他电器耦合的第二电能表，所述第一电能表用于检测所述空调器热泵采暖的耗电数据，所述第二电能表用于获得非采暖电力消耗的耗电数据；通过供热管道与所述热电联产机组相连接的散热器，该散热器由所述热电联产机组加热的水或蒸汽流入所述散热器中产生采暖热能；用于检测所述散热器的采暖耗热数据的耗热计量表；及调度控制装置；其中，由所述电能表检测耗电数据、由耗热计量表检测采暖耗热数据，再由所述调度控制装置采集所述耗电数据及采暖耗热数据、及纯凝汽式火电机组开停机一次的全部能耗，进而生成调度控制信号，该调度控制装置将调度控制信号发送至所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器，并控制所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器运行。

本发明的目的之一是：提供一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的方法，其包括：

由热电联产机组产出采暖热能和电能；

在终端用户仅采用散热器进行采暖供热的模式下，热电联产机组产出的热能提供给所述终端用户的散热器进行采暖，所述的热电联产机组产生的电能全部提供给终端用户的非采暖电力负荷，通过耗热计量表检测的采暖耗热数据获得总的采暖供热负荷，通过电能表检测的耗电数据获得总的非采暖电力负荷；

所述调度控制装置采集获得的总的采暖供热负荷和非采暖电力负荷、及纯凝汽式火电机组开停机一次的全部能耗，获取在电力负荷低谷时期终端用户采用散热器采暖供热和空调器热泵采暖供热的并行模式下的调度控制信号，其中，在该并行模式下，所述热电联产机组产出的热能提供给终端用户的散热器进行采暖，所述热电联产机组产出的电能与纯凝汽式火电机组产出的电能的一部分提供给终端用户的非采暖电力负荷，另一部分提供给终端用户的空调器热泵进行采暖；

所述调度控制装置再将生成的调度控制信号传递给：

纯凝汽式火电机组，调节纯凝汽式火电机组的燃料消耗量，进而控制纯凝汽式火电机组避免停机调峰的发电出力；

热电联产机组，调节热电联产机组的燃料消耗量，进而控制热电联产机组配合纯凝汽式火电机组的发电出力和采暖供热出力；

空调器热泵，开启其对应的部分用户的空调单元的热泵的采暖控制开关，使用热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动空调器热泵提供采暖；及

散热器，开启其对应的部分终端用户的散热器开关阀门，使得热电联产机组产生的采暖热水或蒸汽通过采暖供热管道流入散热器产生采暖热能。

本发明的有益效果在于：本发明所述的***采用热电联产机组和纯凝汽式火电机组联合产出发电出力提供电能给终端用户。其中一部分发电出力提供给部分终端用户的空调器热泵以满足采暖用电需求，其另一部分发电出力则提供给终端用户的其他电器以满足非采暖电力需求。另外，热电联产机组产出的热能提供给部分终端用户的散热器。本发明所述的***还设有能将本来独立运行的凝汽式火电机组和热电联合机组联合控制调度的调度控制装置，使得在电力负荷低谷时间段，该***可根据终端负荷能耗的需求控制纯凝汽式火电机组不停机的最优燃料消耗量和发电出力、热电联产机组配合所述纯凝汽式火电机组的最优的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、终端用户的空调器热泵采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器的采暖供热量。避免了凝汽式火电机组被迫开停机调峰(也称“两班制调峰”)、减少了开停机的损失。从而避免浪费燃料资源、达到节能目的。

本发明所述的调度方法能将本来独立运行的凝汽式火电机组和热电联合机组联合调度。并且本发明所述的方法能够控制纯凝汽式火电机组不停机的最优燃料消耗量和发电出力、热电联产机组配合所述纯凝汽式火电机组的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、终端用户的空调器热泵采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器的采暖供热量，从而避免凝汽式火电机组被迫开停机调峰(也称“两班制调峰”)，实现节能目的。

采用本发明所述的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***及方法建立城市综合供电网与供热网，可将热电联产机组和纯凝汽式火电机组所提供的采暖与电力供给实现综合调度，从而达到节能减排的目的。

附图说明

图1是现有技术中的一种热电联产机组采暖供热和发电出力的运行工况图；

图2是符合本发明的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***的结构框图；

图3是热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***的连接示意图；

图4是图3所示的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的***中的电能表的电路示意图；

图5是包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的***的调度控制装置的结构框图；

图6是图5所示的控制信号生成单元的结构示意图；

图7是图5所示的控制信号通讯单元中的远程抄表装置的结构示意图；

图8是图5所示的控制信号执行单元中的热电联产机组执行装置的结构示意图；

图9是图5所示的控制信号执行单元中的纯凝汽式火电机组执行装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

请参照图2，一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***包括热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108、电能表109、散热器110、耗热计量表111及调度控制装置100。

请参照图3，在符合本发明的一个实施例中，所述热电联产机组A，用于产出电能和采暖热能。该热电联产机组A包括锅炉104、透平105、热网加热器106、及交流发电机107。其中锅炉104燃烧燃料获得采暖热能加热蒸汽，通过蒸汽管道将饱和热蒸汽送至透平105获得机械能，该机械能驱动交流发电机107发出电能，热电连产机组发电余热被发送至热网加热器106生产采暖用热水。其中，热机采用水蒸汽朗肯循环，或以水蒸汽朗肯循环为底层循环的布雷顿-朗肯热力联合循环，其供水温度可在65～80℃的范围内调节。交流发电机107发出的电能通过输电线路113输给终端用户的空调器热泵108和其他电器。终端用户处的空调器热泵108在电能的驱动下可为使用空调热泵108的终端用户提供采暖供热。热网加热器106生产的采暖用热水通过供热管道114传送给终端用户的散热器110提供采暖供热。所述热电联产机组A还设有输入蒸汽量的阀门①、采暖供热出力抽汽量阀门②及发电蒸汽量阀门③。

所述纯凝汽式火电机组B用于产出电能。所述纯凝汽式火电机组B包括锅炉101、透平102及交流发电机103。锅炉101燃烧燃料获得采暖热能通过管道送至透平102获得机械能，该机械能驱动交流发电机103发出电能。交流发电机103发出的电能通过输电线路113传输给终端用户的空调器热泵108和其他电器。其中终端用户处的空调器热泵108可在电能的驱动下为空调用户提供采暖供热。所述纯凝汽式火电机组B还包括控制输入蒸汽量的阀门④。

所述终端用户处的空调器热泵108通过输电线路113与所述热电联产机组A与纯凝汽式火电机组B并联，可由所述热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B产生的电能联合驱动空调器热泵108产生采暖热能，进而为空调用户提供采暖供热。所述空调器热泵108还包括开关执行装置⑤。

请参照图4，所述电能表109包括与所述空调器热泵108耦合的第一电能表及与终端用户的其他电器耦合的第二电能表。第一电能表通过导线与空调器热泵108单独连接，用于检测所述空调器热泵108采暖的耗电数据。第二电能表通过导线与终端用户的其他电器连接，例如图4中所示的照明用电器、电源插座及家用电器，但不仅仅限制于此。所述第二电能表用于检测终端用户的非采暖电力消耗的耗电数据。

请参照图3，所述散热器110，通过供热管道114与所述热电联产机组A相耦合，并由所述热电联产机组A产出的加热的水或蒸汽流入所述散热器110中产生采暖热能。所述耗热计量表111，与所述散热器110相耦合，用于检测所述散热器110的耗热数据。所述散热器110设有开关执行装置⑥。

请参照图5，所述调度控制装置100，用于根据获得的耗电数据和相关的采暖热能数据，获取维持所述纯凝汽式火电机组B不停机的最优发电出力、及所述热电联产机组A配合所述纯凝汽式火电机组B的调度控制信号，并根据该调度控制信号控制所述热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108及散热器110运行。

所述调度控制装置包括调度控制信号生成单元115、调度控制信号通讯单元112、113及调度信号执行单元118。所述调度控制信号生成单元115，用于生成调度控制信号。所述调度控制信号通讯单元112、113，与所述调度控制信号生成单元115连接，用于传输所述调度控制信号。所述调度控制信号执行单元，包括热电联产机组执行装置、纯凝汽式火电机组执行装置、空调器热泵108的开关执行装置及散热器110的开关执行装置，所述调度控制信号执行单元118根据获得的调度控制信号控制其连接的调度对象的动作。

请参照图6，所述调度控制信号生成单元115包括数据接收单元201、数据解码器单元202、数据存储器单元203、调度控制信号计算单元204、信号转换编码器205及信号收发单元206。所述数据接收单元201用于接收所述耗电数据和耗热数据。所述数据解码器单元202，用于将接收的耗电数据和耗热数据进行解码。所述数据存储器单元203，用于对所述解码后的耗电数据和耗热数据进行存储。所述信号转换编码器205，将所述调度控制信号进行编码。所述信号收发单元206，将编码后的调度控制信号传递给热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108及散热器110。

所述调度控制信号通讯单元包括远程抄表装置112及输电线路113。所述输电线路113在本实施例中为低压输电线路，在其他实施例中，输电线路还可以由有线固网通讯线路、或无线通讯网络代替。所述输电线路113连接所述调度控制信号生成单元115与热电联产机组执行装置119及纯凝汽式火电机组执行装置120，所述调度控制信号生成单元115通过输电线路113将调度控制信号发送给热电联产机组执行装置119及纯凝汽式火电机组执行装置120。

请参照图7，所述远程抄表装置112包括依次连接的第一电能表脉冲计数器、采暖热水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器；及连接在一起的控制信号接收编码器和控制信号遥控发射器。所述第一电能表脉冲计数器与第一电能表116连接，用于接收和处理第一电能表116检测的耗电数据。所述采暖热水流量脉冲计数器与耗热计量表111连接，用于接收和处理耗热计量表111检测的散热器110的耗热数据。所述耗电数据及耗热数据经脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后通过输电线路113传送至所述调度控制信号生成单元115。在其他实施例中，所述耗电数据及采暖耗热数据经脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后还可以通过CDMA，GPRS等无线数据传输装置与方式传送至所述调度控制信号生成单元115。另外，控制信号接收编码器和控制信号遥控发射器将调度控制信号生成单元115生成的调度控制信号发送给空调器热泵108的开关⑤及散热器110的开关阀门⑥。

请参照图3及图5，所述调度控制信号执行单元118，包括热电联产机组执行装置119、纯凝汽式火电机组执行装置120、空调器热泵开关执行装置121及散热器开关执行装置122。所述调度控制信号执行单元118根据获得的调度控制信号监测其连接的调度对象的状态和控制其连接的调度对象的动作。其中所述调度对象包括：由所述热电联产机组执行装置119控制的热电联产机组A的燃料输入、采暖供热出力及发电出力；由所述纯凝汽式火电机组执行装置120控制的纯凝汽式火电机组B的发电出力；由所述空调器热泵开关执行装置121控制的位于终端用户处的空调器热泵开关⑤；及由散热器开关阀门执行装置122控制的位于终端用户处的散热器开关阀门⑥。

请参照图8，所述热电联产机组执行装置119用于控制热电联产机组A的燃料输入、采暖供热出力及发电出力。所述热电联产机组执行装置119通过电力传输线301与调度控制信号生成单元115连接。本实施例采用基于电力传输线301的远程控制装置实现数据传输功能，然而并不仅仅局限于此，也可以采用其他方式。例如CDMA，GPRS等无线数据传输装置与方式，或者基于Internet的数据传输方式。该热电联产机组执行装置119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302解码以后生成热电联产机组调度控制指令，经过驱动电路303输出的电力拖动信号触发机械齿轮控制装置304，机械齿轮控制装置304再控制热电联产机组A的输入蒸汽量阀门①动作、采暖供热出力抽汽量阀门②动作及发电蒸汽量阀门③动作。从而控制所述热电联产机组A的主蒸汽流量、采暖用途抽汽流量及发电用途蒸汽流量。

请参照图9，所述纯凝汽式火电机组执行装置120用于控制所述纯凝汽式火电机组B的燃料输入，进而控制其发电出力。所述纯凝汽式火电机组执行装置120通过电力传输线401与调度控制信号生成单元115连接。该纯凝汽式火电机组执行装置120包括调度控制信号收发编码存储器402、驱动电路403及机械齿轮控制装置404，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器402解码以后生成纯凝汽式火电机组调度控制指令，经过驱动电路403输出的电力拖动信号触发机械齿轮控制装置404，机械齿轮控制装置404再控制纯凝汽式火电机组B的输入蒸汽量阀门④动作。从而控制纯凝汽式火电机组B的发电出力。

符合本发明的一种热电联产机组A配合纯凝汽式火电机组B避免开停机调峰的方法，其包括：

由热电联产机组A产出采暖热能和电能；

在终端用户仅采用散热器110进行采暖供热的模式下，所述的热电联产机组A产出的热能提供给所述终端用户的散热器110进行采暖，所述的热电联产机组A产生的电能全部提供给终端用户的非采暖电力负荷，通过耗热计量表111检测的采暖耗热数据获得总的采暖供热负荷，通过电能表109检测的耗电数据获得总的非采暖电力负荷；

所述调度控制装置100采集所述总的采暖供热负荷和非采暖电力负荷、及纯凝汽式火电机组B开停机一次的全部能耗，获取在电力负荷低谷时期终端用户采用散热器110采暖供热和空调器热泵108采暖供热的并行模式下的调度控制信号，其中，在该并行模式下，所述热电联产机组A产出的热能提供给终端用户的散热器110进行采暖，所述热电联产机组A产出的电能与纯凝汽式火电机组B产出的电能的一部分提供给终端用户的非采暖电力负荷，另一部分提供给终端用户的空调器热泵108进行采暖；

所述调度控制装置100再将生成的调度控制信号传递给纯凝汽式火电机组B、热电联产机组A、空调器热泵108及散热器110；

所述调度控制装置100控制纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量，进而控制纯凝汽式火电机组B避免停机调峰的发电出力；

所述调度控制装置100调节热电联产机组A的燃料消耗量，进而控制热电联产机组A配合纯凝汽式火电机组B的发电出力和采暖供热出力；

所述调度控制装置100开启部分终端用户的空调器热泵108的采暖控制开关⑤，使用热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B产生的电能驱动空调器热泵108提供采暖；及

所述调度控制装置100开启部分终端用户的散热器110的开关阀门⑥，使得热电联产机组A产生的采暖热水或蒸汽通过采暖供热管道114流入散热器110产生采暖热能。

其中所述的在终端用户仅采用散热器110进行采暖供热的模式下，获取总的采暖供热负荷和总的非采暖电力负荷包括以下步骤：

通过耗热计量器111检测第j个终端用户处的散热器110的采暖耗热量通过第二电能表117检测第j个终端用户处的非采暖耗电量

根据公式(1)获得总的采暖供热负荷

根据公式(2)获得总的非采暖电力负荷

$H_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{Q}_i^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j^{*}---\left(1\right);$

$P_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{E}_i^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{e}_j^{*}---\left(2\right);$

其中，

代表第i台热电联产机组A的采暖供热出力；

代表第i台热电联产机组A对应采暖供热出力

的最小发电出力。

所述的纯凝汽式火电机组B开停机一次的全部能耗Loss_sum包括：燃煤消耗Loss_coal，燃油消耗Loss_oil，和电力消耗Loss_ele，如公式(3)所示：

Loss_sum＝Loss_coal+Loss_oil+Loss_ele    (3)。

所述的获取在电力负荷低谷时期终端用户采用散热器110采暖供热和空调器热泵108采暖供热的并行模式下的调度控制信号由所述调度控制装置100的调度控制信号生成单元115执行，包括以下步骤：

步骤一：针对所述的在终端用户仅采用散热器110进行采暖供热的模式下，根据公式(4)获得第i台热电联产机组的单位时间内的燃料消耗量再由纯凝汽式火电机组B开停机一次的全部能耗Loss_sum和公式(5)，获得在电力负荷低谷时段纯凝汽式火电机组B停机调峰情况下，热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B总的燃料消耗量

$F_i^{*}=f_i(Q_i^{*},E_i^{*})---\left(4\right);$

${\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}^{*}=T\·{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{F}_i^{*}+{\mathrm{Loss}}_{\mathrm{sum}}---\left(5\right);$

其中T代表电网电力低谷时间，

代表所有热电联产机组A在电网电力低谷时间段T的总燃料消耗量；

步骤二：针对所述的在终端用户采用散热器110采暖供热和空调器热泵108采暖供热的并行模式下，根据获得的总的采暖供热负荷

总的非采暖电力负荷

检测第j个终端用户的空调器热泵108的制热性能系数COP_j，根据公式(6)～(15)建立第i个热电联产机组A的采暖供热出力Q_i、发电出力E_i和燃料消耗量F_i、纯凝汽火电机组B避免停机调峰的发电出力E_CON和单位时间燃料消耗量G、第j个终端用户的空调器热泵108的电力消耗量

第j个终端用户的散热器110的采暖供热量q_j之间的约束关系：

$E_i^{\min }=p_i^{\min }\left(Q_i\right)---\left(6\right);$

$E_i^{\max }=p_i^{\max }\left(Q_i\right)---\left(7\right);$

$Q_i\≤Q_i^{*}---\left(8\right);$

$E_i^{\min }\≤E_i\≤E_i^{\max }---\left(9\right);$

$Q_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{Q}_i+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^I{q}_j+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}---\left(10\right);$

$P_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{E}_i+E_{\mathrm{CON}}-{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{e}_j^{\mathrm{EHP}}---\left(11\right);$

F_i＝f_i(Q_i，E_i)    (12)；

$F_{\mathrm{sum}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{F}_i={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{f}_i(Q_i,E_i)---\left(13\right);$

G＝g(E_CON)    (14)；

${\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}=T\·(F_{\mathrm{sum}}+G)=T\·({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{f}_i(Q_i,E_i)+G)---\left(15\right);$

其中

分别代表第i台热电联产机组最大最小发电出力与采暖供热出力Q_i之间的数学函数关系；

分别代表第i个热电联产机组A在一定的采暖供热出力Q_i下的最小和最大发电出力；

代表所有热电联产机组A的总的采暖供热出力；

代表所有终端用户处的空调器热泵108采暖供热负荷；

代表所有终端用户的散热器110的采暖供热负荷；

代表所有热电联产机组A的发电出力；

代表所有终端用户的空调器热泵108的采暖电力消耗量；F_sum代表所有热电联产机组A单位时间总的燃料消耗量；Fuel_sum代表在电网电力低谷时间段T内热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B的总燃料消耗量；

步骤三：以满足总的采暖供热负荷与总的非采暖电力负荷

为目标，以步骤一中获得的总燃料消耗量

为比较对象，建立最小化目标函数(16)总的燃料节能量，采用“混合整数非线性规划”方法求解获得最优的调度控制信号：纯凝汽式火电机组B避免停机调峰的单位时间燃料消耗量G和发电出力E_CON、第i个热电联产机组A的燃料消耗量F_i、发电出力E_i及采暖供热出力Q_i、第j个终端用户的空调器热泵108的电力消耗量

及第j个终端用户的散热器110的采暖供热负荷q_j：

Minimum： $\mathrm{\ΔFuel}={\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}-{\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}^{*}---\left(16\right);$

其中ΔFuel是总的燃料节能量。该值为负值，所以求取最小值。

所述调度控制装置100再将生成的调度控制信号传递给：热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108及散热器110。其中热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B的调度控制信号通过输电线路113(输电线路)传输，空调器热泵108及散热器110的调度控制信号通过远程抄表装置112传输。

热电联产机组执行装置119接收到调度控制信号后，调节热电联产机组A的燃料输入、进而控制热电联产机组的发电出力和采暖供热出力。

纯凝汽式火电机组执行装置120接收到调度控制信号后，控制纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量，进而控制纯凝汽式火电机组B避免停机调峰的发电出力。

空调器热泵执行装置121接收到调度控制信号后，开启部分终端用户的空调器热泵108的采暖控制开关⑤，使用热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B产生的电能驱动空调器热泵108提供采暖。

散热器执行装置122接收到调度控制信号后，开启其对应的部分终端用户的散热器110开关阀门⑥，使得热电联产机组A产生的采暖热水或蒸汽通过供热管道流入散热器110产生采暖热能。

本发明采用热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B联合为终端用户提供采暖供热出力和发电出力，并且设有能将本来独立运行的凝汽式火电机组B和热电联合机组A联合控制调度的调度控制装置100，使得在电力负荷低谷时间段，该***可根据终端负荷能耗的需求控制纯凝汽式火电机组B不停机的最优燃料消耗量和发电出力、热电联产机组A配合所述纯凝汽式火电机组的最优的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、终端用户的空调器热泵108采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器110的采暖供热量。避免了凝汽式火电机组被迫开停机调峰(也称“两班制调峰”)、减少了开停机的损失。从而避免浪费燃料资源、达到节能目的。

本发明所述的调度方法能将本来独立运行的凝汽式火电机组B和热电联合机组A联合调度。并且本发明所述的方法能够控制纯凝汽式火电机组B不停机的最优燃料消耗量和发电出力、热电联产机组A配合所述纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、终端用户的空调器热泵108采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器110的采暖供热量，从而避免凝汽式火电机组被迫开停机调峰(也称“两班制调峰”)，实现节能目的。

采用本发明所述的热电联产机组A配合纯凝汽式火电机组B避免开停机调峰的***及方法建立城市综合供电网与供热网，可将热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B所提供的采暖与电力供给实现综合调度，从而达到节能减排的目的。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (10)

1.一种热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***，其特征在于：所述的***包括：

用于产出电能和采暖热能的热电联产机组(A)；

用于产出电能的纯凝汽式火电机组(B)；

通过输电线路与所述热电联产机组与纯凝汽式火电机组并联的空调器热泵(108)，并由所述热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动所述空调器热泵产生采暖热能；

电能表(109)，包括与所述空调器热泵相耦合的第一电能表(116)、及与终端用户的其他电器耦合的第二电能表(117)，所述第一电能表用于检测所述空调器热泵采暖的耗电数据，所述第二电能表用于获得非采暖电力消耗的耗电数据；

通过供热管道与所述热电联产机组相连接的散热器(110)，该散热器由所述热电联产机组加热的水或蒸汽流入所述散热器中产生采暖热能；

用于检测所述散热器的采暖耗热数据的耗热计量表(111)；及

调度控制装置(100)；

其中，由所述电能表检测耗电数据、由耗热计量表检测采暖耗热数据，再由所述调度控制装置采集所述耗电数据及采暖耗热数据、及纯凝汽式火电机组开停机一次的全部能耗，生成调度控制信号，所述调度控制装置将调度控制信号发送至所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器，并控制所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器运行。

2.根据权利要求1所述的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***，其特征在于：所述调度控制装置包括：

调度控制信号生成单元(115)，用于获取在电力负荷低谷时间段，控制纯凝汽式火电机组不停机的燃料消耗量和最优发电出力、热电联产机组配合所述纯凝汽式火电机组的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、终端用户的空调器热泵采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器的采暖供热量的调度控制信号；

调度控制信号通讯单元(112、113)，与所述调度控制信号生成单元连接，用于传输所述调度控制信号；及

调度控制信号执行单元(118)，包括热电联产机组执行装置(119)、纯凝汽式火电机组执行装置(120)、空调器热泵的开关执行装置(121)及散热器的开关执行装置(122)，所述调度控制信号执行单元根据获得的调度控制信号控制其连接的调度对象的动作，其中所述调度对象包括：由热电联产机组执行装置控制的热电联产机组的燃料输入、采暖供热出力及发电出力；由纯凝汽式火电机组执行装置控制的纯凝汽式火电机组的燃料输入和发电出力；由空调器热泵的开关执行装置控制的终端用户处的空调器热泵的开关；及由散热器的开关执行装置控制的终端用户处的散热器的开关阀门。

3.如权利要求2所述的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***，其特征在于：所述调度控制信号生成单元包括：

采集所述耗电数据和采暖耗热数据的数据接收单元(201)；

将耗电数据和采暖耗热数据进行解码的数据解码器单元(202)；

对所述解码后的耗电数据和采暖耗热数据进行存储的数据存储器单元(203)；

生成调度控制信号的调度控制信号计算单元(204)；

将所述调度控制信号进行编码的信号转换编码器(205)；及

将编码后的调度控制信号传递给热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器的信号收发单元(206)。

4.如权利要求2所述的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***其特征在于：所述调度控制信号通讯单元包括远程抄表装置(112)及输电线路(113)，所述远程抄表装置分别与所述的第一电能表和耗热计量表相连接，用于接收和处理所述第一电能表检测的空调器热泵的耗电数据和耗热计量表检测的散热器的耗热数据，并将该耗电数据和耗热数据传输至所述调度控制信号生成单元，所述远程抄表装置将调度控制信号生成单元生成的调度控制信号发送给空调器热泵的开关执行装置及散热器的开关执行装置；所述输电线路连接所述调度控制信号生成单元与热电联产机组执行装置及纯凝汽式火电机组执行装置，所述输电线路将调度控制信号发送给热电联产机组执行装置及纯凝汽式火电机组执行装置。

5.如权利要求2所述的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***，其特征在于：所述热电联产机组执行装置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热电联产机组的输入蒸汽量阀门动作、采暖供热出力抽汽量阀门动作及发电蒸汽量阀门动作。

6.如权利要求2所述的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***，其特征在于：所述纯凝汽式火电机组执行装置包括调度控制信号收发编码存储器(402)、驱动电路(403)及机械齿轮控制装置(404)，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纯凝汽式火电机组调度控制指令，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纯凝汽式火电机组的输入蒸汽量阀门动作。

7.一种用于控制如权利要求1所述的热电联产机组配合纯凝汽式火电机组避免开停机调峰的***的方法，其特征在于：所述的方法包括：

由热电联产机组产出采暖热能和电能；

在终端用户仅采用散热器进行采暖供热的模式下，热电联产机组产出的热能提供给所述终端用户的散热器进行采暖，所述的热电联产机组产生的电能全部提供给终端用户的非采暖电力消耗，通过耗热计量表检测的采暖耗热数据获得总的采暖供热负荷，通过电能表检测的耗电数据获得总的非采暖电力负荷；

所述调度控制装置采集所述总的采暖供热负荷和非采暖电力负荷、及纯凝汽式火电机组开停机一次的全部能耗，获取在电力负荷低谷时期终端用户采用散热器采暖供热和空调器热泵采暖供热的并行模式下的调度控制信号，其中，在该并行模式下，所述热电联产机组产出的热能提供给终端用户的散热器进行采暖，所述热电联产机组产出的电能与纯凝汽式火电机组产出的电能的一部分提供给终端用户的非采暖电力负荷，另一部分提供给终端用户的空调器热泵进行采暖；

所述调度控制装置再将生成的调度控制信号传递给：

纯凝汽式火电机组，控制纯凝汽式火电机组的燃料消耗量，进而控制纯凝汽式火电机组避免停机调峰的发电出力；

热电联产机组，调节热电联产机组的燃料消耗量，进而控制热电联产机组配合纯凝汽式火电机组的发电出力和采暖供热出力；

空调器热泵，开启其对应的部分用户的空调单元的热泵的采暖控制开关，使用热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动空调器热泵提供采暖；及

散热器，开启其对应的部分终端用户的散热器开关阀门，使得热电联产机组产生的采暖热水或蒸汽通过采暖供热管道流入散热器产生采暖热能。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的获取总的采暖供热负荷和总的非采暖电力负荷包括以下步骤：

通过耗热计量表检测第j个终端用户处的散热器的采暖耗热量

通过电能表检测第j个终端用户处的非采暖耗电量

根据公式(1)获得总的采暖供热负荷

根据公式(2)获得总的非采暖电力负荷

$H_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{Q}_i^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j^{*}---\left(1\right);$

$P_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{E}_i^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{e}_j^{*}---\left(2\right);$

其中，

代表第i台热电联产机组的采暖供热出力；

代表第i台热电联产机组对应采暖供热出力

的最小发电出力。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述纯凝汽式火电机组开停机一次的全部能耗Loss_sum包括：燃煤消耗Loss_coal，燃油消耗Loss_oil，和电力消耗Loss_ele，由公式(3)表示为：

Loss_sum＝Loss_coal+Loss_oil+Loss_ele    (3)。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的获取在电力负荷低谷时期终端用户采用散热器采暖供热和空调器热泵采暖供热的并行模式下的调度控制信号包括以下步骤：

步骤一：针对所述的在终端用户仅采用散热器进行采暖供热的模式下，根据公式(4)获得第i台热电联产机组的单位时间内的燃料消耗量再由纯凝汽式火电机组开停机一次的全部能耗Loss_sum和公式(5)，获得在电力负荷低谷时段纯凝汽式火电机组停机调峰情况下，热电联产机组和纯凝汽式火电机组总的燃料消耗量

$F_i^{*}=f_i(Q_i^{*},E_i^{*})---\left(4\right);$

${\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}^{*}=T\·{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{F}_i^{*}+{\mathrm{Loss}}_{\mathrm{sum}}---\left(5\right);$

其中T代表电网电力低谷时间，

代表所有热电联产机组在电网电力低谷时间段T的总燃料消耗量；

步骤二：针对所述的在终端用户采用散热器采暖供热和空调器热泵采暖供热的并行模式下，根据获得的总的采暖供热负荷

总的非采暖电力负荷

检测第j个终端用户的空调器热泵的制热性能系数COP_j，根据公式(6)～(15)建立第i个热电联产机组的采暖供热出力Q_i、发电出力E_i和燃料消耗量F_i、纯凝汽火电机组避免停机调峰的发电出力E_CON和单位时间燃料消耗量G、第j个终端用户的空调器热泵的电力消耗量

第j个终端用户的散热器的采暖供热量q_j之间的约束关系：

$E_i^{\min }=p_i^{\min }\left(Q_i\right)---\left(6\right);$

$E_i^{\max }=p_i^{\max }\left(Q_i\right)---\left(7\right);$

$Q_i\≤Q_i^{*}---\left(8\right);$

$E_i^{\min }\≤E_i\≤E_i^{\max }---\left(9\right);$

$Q_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{Q}_i+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^I{q}_j+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}---\left(10\right);$

$P_{\mathrm{sum}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{E}_i+E_{\mathrm{CON}}-{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{e}_j^{\mathrm{EHP}}---\left(11\right);$

F_i＝f_i(Q_i，E_i)    (12)；

$F_{\mathrm{sum}}={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{F}_i={\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{f}_i(Q_i,E_i)---\left(13\right);$

G＝g(E_CON)    (14)；

${\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}=T\·(F_{\mathrm{sum}}+G)=T\·({\mathrm{\Σ}}_{i=1}^I{f}_i(Q_i,E_i)+G)---\left(15\right);$

其中

分别代表第i台热电联产机组最大最小发电出力与采暖供热出力Q_i之间的数学函数关系；

分别代表第i个热电联产机组在一定的采暖供热出力Q_i下的最小和最大发电出力；

代表所有热电联产机组的总的采暖供热出力；

代表所有终端用户处的空调器热泵采暖供热负荷；

代表所有终端用户的散热器的采暖供热量；

代表所有热电联产机组的发电出力；代表所有终端用户的空调器热泵的采暖电力消耗量；F_sum代表所有热电联产机组单位时间总的燃料消耗量；Fuel_sum代表在电网电力低谷时间段T内热电联产机组和纯凝汽式火电机组的总燃料消耗量；

步骤三：以满足总的采暖供热负荷

与总的非采暖电力负荷为目标，以步骤一中获得的总燃料消耗量

为比较对象，建立最小化目标函数(16)，采用“混合整数非线性规划”方法求解获得最优的调度控制信号：纯凝汽式火电机组避免停机调峰的单位时间燃料消耗量G和发电出力E_CON、第i个热电联产机组的燃料消耗量F_i、发电出力E_i及采暖供热出力Q_i、第j个终端用户的空调器热泵的电力消耗量及第j个终端用户的散热器的采暖供热量q_j：

求最小值： $\mathrm{\ΔFuel}={\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}-{\mathrm{Fuel}}_{\mathrm{sum}}^{*}---\left(16\right);$

其中ΔFuel是总的燃料节能量。

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