CN105757782B - 供热节能的控制方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供热节能控制的方法和***，用于对多个换热站的运行时间以及热负荷区域分配进行控制，该方法包括：将每天24小时划分为N个区间运行时间，其中N为整数；在任一个所述区间运行时间内，根据各个所述换热站的热负荷分区域运行，所述分区域运行为根据寒冷程序确定划分区域以及在各个区域内换热站的启停状态。本发明在各个换热站的区间运行时间内按照数控供热热负荷区域分配运行方法，进行分区域运行，从而可以在利用热电余热过程中减少能源浪费，进一步降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及供热控制技术领域，尤其涉及一种供热节能控制的方法和***。
背景技术
为节能能源，传统热电厂利用余热进行供热，例如利用高温热泵新技术回收热电厂产生的冷凝废热实现节能供热。通常，热电厂因为生产的客观原因，发电量制约供热量，造成无法控制供热量，气象温度高时能源浪费，得不到充分利用，气象温度低时无法得到良好的供热效果。
但是目前在热电厂所采用的控制技术多数较为落后，没有量化的控制方法，电厂产生多少余热，消耗多少，无法进行具体量化的控制。因此，即便利用余热进行供热，但是在此过程中如果不使用数控技术，仍然存在严重能源浪费现象。热电厂采用余热供热方式，普遍存在40％左右能源浪费现象。
基于上述，传统热电厂即便利用余热进行供热，但是能耗指标还最高，存在严重能源浪费问题。
发明内容
本发明的目的为提供一种供热节能控制的方法和***，以解决现有技术中热电厂利用余热进行供热过程中缺乏量化控制导致仍然存在严重能源浪费的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的一些实施例中提供了一种供热节能控制的方法，用于对多个换热站的运行时间以及热负荷区域分配进行控制，包括：
将每天24小时划分为N个区间运行时间，其中N为整数；
在任一个所述区间运行时间内，根据各个所述换热站的热负荷分区域运行，所述分区域运行为对以环路分布的多个换热站，按照每一个环路上换热站数量或者换热面积确定划分区域以及在各个区域内换热站的启停状态。
根据本发明的另一实施方式，划分N个区间运行时间的步骤包括：
获取当日天气预报的最高温度和最低温度，计算得到各个所述换热站的日运行时间；
获取当日每小时实际的气象温度，计算得到在所述日运行时间内各个所述换热站的区间运行时间。
根据本发明的另一实施方式，所述多个换热站以环路分布，在初寒冷期所述分区域运行采用二区域方式进行供热，一个区域启动一个区域停。
根据本发明的另一实施方式，在中寒冷期所述分区域运行采用三区域方式进行供热，两个区域启动一个区域停。
根据本发明的另一实施方式，在高寒冷期所述分区域运行采用四区域方式进行供热，三个区域启动一个区域停。
根据本发明的另一实施方式，在极端天气时期所述分区域运行采用五区域方式进行供热，四个区域启动一个区域停。
根据本发明的另一实施方式，所述方法包括：
在所述初寒冷期采用二区域运行一观察时间，如果在所述观察时间内温度达标则继续采用所述二区域运行，如果温度不达标则启动中寒冷期运行指令；
在所述中寒冷期启动所述中寒冷期运行指令，所述中寒冷期运行指令为采用三区域运行，运行所述观察时间，如果在所述观察时间内温度达标则继续采用所述三区域运行，如果温度不达标则启动高寒冷期运行指令；
在所述高寒冷期启动所述高寒冷期运行指令，所述高寒冷期运行指令为采用四区域运行，运行所述观察时间，如果在所述观察时间内温度达标则继续采用所述四区域运行，如果温度不达标则启动极端天气运行指令；
在所述极端天气时期启动所述启动极端天气运行指令，所述启动极端天气运行指令为采用五区域运行。
根据本发明的另一实施方式，所述方法还包括：
在所述换热站的区间运行时间内，检测每个换热站的日热负荷，计算循环泵的运行时间，并根据所述循环泵的运行时间调控所述循环泵的节能运行时间。
根据本发明的另一实施方式，计算各个所述换热站的日运行时间的步骤还包括：
如果计算得到的所述日运行时间低于预设的平均时间，则取所述预设的平均时间作为所述日运行时间。
在本发明的另一些实施例中，还提供一种供热节能控制的***，用于对多个换热站的运行时间以及热负荷区域分配进行控制，包括：
区间划分模块，用于将每天24小时划分为N个区间运行时间，其中N为整数；以及
区域划分模块，用于在任一个所述区间运行时间内，根据各个所述换热站的热负荷分区域运行，所述分区域运行为对以环路分布的多个换热站，按照每一个环路上换热站数量或者换热面积确定划分区域以及在各个区域内换热站的启停状态。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果在于：
在各个换热站的区间运行时间内按照数控供热热负荷区域分配运行方法，进行分区域运行，从而可以在利用热电余热过程中减少能源浪费，进一步降低能耗。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。
图1为本发明实施例一中提供的一种供热节能控制的方法的步骤流程图。
图2为本发明实施例一中划分N个区间运行时间的步骤流程图。
图3为本发明实施例一中控制供热热负荷区域分配运行的方法的步骤流程图图。
图4为本发明实施例二中提供的一种供热节能控制的***的组成示意图。
具体实施方式
体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是，本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。
本发明所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。
下面将参照附图示例性地给出本发明的一些实施例。应当理解，参照的实施例并不限制本发明的范围。也就是说，本说明书中举出的任何实例都不是限制性的，而是仅仅是示例性的。
实施例一
本实施例中提供一种供热节能控制的方法，用于对多个换热站的运行时间以及热负荷区域分配进行控制，该方法的步骤流程如图1所示，参见图1，包括以下步骤：
步骤S10：将每天24小时划分为N个区间运行时间，其中N为整数。
步骤S20：在任一个区间运行时间内，根据各个换热站的热负荷分区域运行，分区域运行为根据寒冷程序确定划分区域以及在各个区域内换热站的启停状态。
在本实施例中，图2示出步骤S10划分N个区间运行时间的步骤流程图，包括以下步骤：
步骤S11：获取当日天气预报的最高温度和最低温度，计算得到各个换热站的日运行时间。如果计算得到的日运行时间低于预设的平均时间，则取预设的平均时间作为日运行时间，以保证换热站的日运行时间不低于某一值，保证供暖效果。
步骤S12：获取当日每小时实际的气象温度，计算得到在日运行时间内各个换热站的区间运行时间。
步骤S10的实现可以基于一计算模块，通过将当日天气预报的最高温度和最低温度输入到计算模块中，可以通过计算自动生成各个换热站的日运行时间，还可以按照当日的气象温度找到当日每小时的气象温度，将其输入到计算模块中，可以通过计算自动生成各个换热站的区间运行时间。
在本实施例中，N为整数，N的数值可以选择为24的约数，例如可以将24小时划分为4个区间、6个区间或8个区间，当划分为4个区间时，每个区间运行时间为24/4＝6，即每个区间运行时间为6个小时；当划分为6个区间时，每个区间运行时间为24/6＝4，即每个区间运行时间为4个小时；当划分为8个区间时，每个区间运行时间为24/8＝3，即每个区间运行时间为3个小时……在某种特殊需求下，设置可以划分为12个区间，每个区间运行时间为24/12＝2。划分的区间运行时间越小，则说明对各个换热站的热负荷调控越精细，调控效果就越好，可以减少更多的能源耗费，从而更加节能。
在本实施例中，所设置的多个换热站可以以环路分布，如果按照每一个环路上换热站数量或者换热面积划分供热区域为二区域，在初寒冷期采用二区域方式进行供热，一个区域启动一个区域停。如果按照每一个环路上换热站数量或者换热面积划分供热区域为三区域，在中寒冷期采用三区域方式进行供热，两个区域启动一个区域停。如果按照每一个环路上换热站数量或者换热面积划分供热区域为四区域，在高寒冷期采用四区域方式进行供热，三个区域启动一个区域停。
除了上述二区域、三区域以及四区域之外，如果在特殊情况下有极端天气，则按照每一个环路上换热站数量或者换热面积划分供热区域为五区域，在极端天气时期采用五区域方式进行供热，四个区域启动一个区域停。在本实施例中，可以设定极端天气时期为气象平均温度达到-11℃以下。需要说明的是，对于极端天气的标准需要根据当地的气象温度来确定，例如同为北方供暖地区，但是在不同地区气象温度还有较大差别，可以根据地区的差异来设定。其中如果划分为二区域，则面积各占50％；或者换热站数量各占50％(换热站组合面积偏差不宜超过1万平米)。如果划分为三区域，则面积各占33.3％；或者换热站数量各占33.3％(组合面积偏差不宜超过1万平米)。如果划分为四区域，则面积各占25％；或者换热站数量各占25％(组合面积偏差不宜超过1万平米)。如果划分为五区域，则面积各占20％；或者换热站数量各占20％(组合面积偏差不宜超过1万平米)。
在本实施例中，图3示出控制供热热负荷区域分配运行的方法的步骤流程图，具体包括如下步骤：
步骤S21：在初寒冷期采用二区域运行一观察时间，如果在观察时间内温度达标则继续采用二区域运行，如果温度不达标则启动中寒冷期运行指令。通常，利用移动4G技术进行温度采集和传输，以确定温度是否达标。
步骤S22：在中寒冷期启动中寒冷期运行指令，中寒冷期运行指令为采用三区域运行，运行观察时间，如果在观察时间内温度达标则继续采用三区域运行，如果温度不达标则启动高寒冷期运行指令。
步骤S23：在高寒冷期启动高寒冷期运行指令，高寒冷期运行指令为采用四区域运行，运行观察时间，如果在观察时间内温度达标则继续采用四区域运行，如果温度不达标则启动极端天气运行指令。
步骤S24：在极端天气时期启动极端天气运行指令，启动极端天气运行指令为采用五区域运行。
采用二、三、四以及五区域进行分区域供暖时，启动区域占用全部的区域的比例分别为0.50，0.66，0.75，0.80，分别对应的启停情况如表1所示。
| 区间 | 初寒冷期1 | 中寒冷期2 | 高寒冷期3 | 极端天气4 |
| 区域 | 二区域 | 三区域 | 四区域 | 五区域 |
| 区域启停 | 1启1停 | 2启1停 | 3启1停 | 4启1停 |
| 比例 | 0.50 | 0.66 | 0.75 | 0.80 |
表1
假设在北方一地区，监控从10月至4月的温度，并按照温度按照初寒冷期、中寒冷期、高寒冷期以及极端天气进行划分，划分结果大致如表2所示。
表2
在本实施例中，以1000万平米供热面积建立区间数学模型，2013/2014年采暖期，按气象温度划分4区间，得到的天数百分比数学模型如表3所示。
表3
在4个区间运行时间，需要热量占供给热量百分比如表4所示。
表4
根据上述表4，可以得到
| 区间1存在 | 100％-24％＝76％ | 尚有节能空间 |
| 区间2存在 | 100％-50％＝50％ | 尚有节能空间 |
| 区间3存在 | 100％-67％＝33％ | 尚有节能空间 |
| 区间4存在 | 100％-81％＝19％ | 尚有节能空间 |
表5
通常，热电厂对供回水温度有一定要求，热电厂回水温度控制43℃在35℃左右是发电厂稳定工作要求(也可以根据每一个热电厂具体要求确定恒定温度标准，20℃-40℃详细要求)。在本实施例中，以回水温度在35℃-43℃内建立数学模型，仍以10000万平米热电厂的供热为例，最高回水温度与最低回水温度，对应供热量模板如表6所示。
| 供水温度℃ | 回水温度℃ | 温差℃ | 热量(GJ) | 百分比％ |
| 60 | 35 | 25 | 40000 | 1.00 |
| 60 | 36 | 24 | 38400 | 0.96 |
| 60 | 37 | 23 | 36864 | 0.92 |
| 60 | 38 | 22 | 35389 | 0.88 |
| 60 | 39 | 21 | 33974 | 0.85 |
| 60 | 40 | 20 | 32615 | 0.82 |
| 60 | 41 | 19 | 31310 | 0.78 |
| 60 | 42 | 18 | 30058 | 0.75 |
| 60 | 43 | 17 | 28856 | 0.72 |
表6
根据上述表6，能源消耗还存在(1-0.72＝0.28，即28％)到(1-0.96＝0.04，即4％)的能源浪费。
根据表5所示4个区间分别节能的百分比，结合表6所示的最大能耗28％，一个1000万平米热电厂供热项目每一个采暖期可以节能的百分比如表7所示。
| 区间 | 区间节能 | 电厂节能极限 | 实际节能 |
| 区间1 | 76％ | 28％ | 28％ |
| 区间2 | 50％ | 28％ | 28％ |
| 区间3 | 33％ | 28％ | 28％ |
| 区间4 | 19％ | 28％ | 19％ |
表7
根据上述表7计算得到各个区间的实际节能比例，对应的节能量分别为101399，385534.1，423169.9，135396.8，合计节能1045500，单位为GJ，因此节能比例为1045500/3939655＝26.54％。
表8
在本实施例中，在换热站的区间运行时间内，检测每个换热站的日热负荷，计算循环泵的运行时间，并根据循环泵的运行时间调控循环泵的节能运行时间，以及测试一次供水、回水管网温度，并测试供热所有换热站一次供水、回水管网温度。由于现有技术中供暖***的循环泵选型存在问题，采用本实施例的方法，才能解决这个问题，采暖期结束需要更换循环泵。总之，按照热电厂供热面积、气象温度、设计热负荷、换热站效率、建筑能耗指标(校正建筑热负荷指标)、供回水温差形成一套完整数控基础数据。
综上所述，本实施例的技术效果在于：
在各个换热站的区间运行时间内按照数控供热热负荷区域分配运行方法，进行分区域运行，从而可以在利用热电余热过程中减少能源浪费，进一步降低能耗，可以节能达到26.54％。
实施例二
本实施例中还提供一种供热节能控制的***，用于对多个换热站的运行时间以及热负荷区域分配进行控制，该***100的组成示意图如图4所示，包括：区间划分模块11和区域划分模块12。
区间划分模块11用于将每天24小时划分为N个区间运行时间，其中N为整数，区域划分模块12用于在任一个所述区间运行时间内，根据各个所述换热站的热负荷分区域运行，所述分区域运行为对以环路分布的多个换热站，按照每一个环路上换热站数量或者换热面积确定划分区域以及在各个区域内换热站的启停状态。
其中区间划分模块11根据当日天气预报的最高温度和最低温度，计算得到各个换热站的日运行时间。如果计算得到的日运行时间低于预设的平均时间，则取预设的平均时间作为日运行时间，以保证换热站的日运行时间不低于某一值，保证供暖效果。还进一步根据当日每小时实际的气象温度，计算得到在日运行时间内各个换热站的区间运行时间，完成区间运行时间的划分。
由于供热***中所设置的多个换热站可以以环路分布，区域划分模块12如果按照每一个环路上换热站数量或者换热面积划分供热区域为二区域，在初寒冷期采用二区域方式进行供热，一个区域启动一个区域停。如果按照每一个环路上换热站数量或者换热面积划分供热区域为三区域，在中寒冷期采用三区域方式进行供热，两个区域启动一个区域停。如果按照每一个环路上换热站数量或者换热面积划分供热区域为四区域，在高寒冷期采用四区域方式进行供热，三个区域启动一个区域停。
综上所述，该***通过按照区间运行时间控制换热站分区域运行，可以在利用热电余热过程中减少能源浪费，进一步降低能耗。
应可理解的是，本发明不将其应用限制到本文提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施例，并且能够以多种方式实现并且执行，前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本文公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本文所述的实施例说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。
Claims (6)
1.一种供热节能控制的方法，用于对多个换热站的运行时间以及热负荷区域分配进行控制，其特征在于，包括：
将每天24小时划分为N个区间运行时间，其中N为整数；
在任一个所述区间运行时间内，根据各个所述换热站的热负荷分区域运行，所述分区域运行为对以环路分布的多个换热站，按照每一个环路上换热站数量或者换热面积确定划分区域以及在各个区域内换热站的启停状态；
在初寒冷期采用二区域方式进行供热，在中寒冷期采用三区域方式进行供热，在高寒冷期采用四区域方式进行供热，在极端天气时期采用五区域方式进行供热；
其中按照每一个环路上换热站数量或者换热面积确定划分区域包括：
如果划分为二区域，则换热面积各占50％，或者换热站数量各占50％；如果划分为三区域，则换热面积各占33.3％，或者换热站数量各占33.3％；如果划分为四区域，则换热面积各占25％，或者换热站数量各占25％；如果划分为五区域，则换热面积各占20％，或者换热站数量各占20％；
在各个区域内换热站的启停状态包括：
如果采用二区域方式进行供热，则一个区域的换热站启动一个区域的换热站停；如果采用三区域方式进行供热，则两个区域的换热站启动一个区域的换热站停；如果采用四区域方式进行供热，则三个区域的换热站启动一个区域的换热站停；如果采用五区域方式进行供热，则四个区域的换热站启动一个区域的换热站停。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，划分N个区间运行时间的步骤包括：
获取当日天气预报的最高温度和最低温度，计算得到各个所述换热站的日运行时间；
获取当日每小时实际的气象温度，计算得到在所述日运行时间内各个所述换热站的区间运行时间。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
在所述初寒冷期采用二区域运行一观察时间，如果在所述观察时间内温度达标则继续采用所述二区域运行，如果温度不达标则启动中寒冷期运行指令；
在所述中寒冷期启动所述中寒冷期运行指令，所述中寒冷期运行指令为采用三区域运行，运行所述观察时间，如果在所述观察时间内温度达标则继续采用所述三区域运行，如果温度不达标则启动高寒冷期运行指令；
在所述高寒冷期启动所述高寒冷期运行指令，所述高寒冷期运行指令为采用四区域运行，运行所述观察时间，如果在所述观察时间内温度达标则继续采用所述四区域运行，如果温度不达标则启动极端天气运行指令；
在所述极端天气时期启动所述极端天气运行指令，所述极端天气运行指令为采用五区域运行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述换热站的区间运行时间内，检测每个换热站的日热负荷，计算循环泵的运行时间，并根据所述循环泵的运行时间调控所述循环泵的节能运行时间。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，计算各个所述换热站的日运行时间的步骤还包括：
如果计算得到的所述日运行时间低于预设的平均时间，则取所述预设的平均时间作为所述日运行时间。
6.一种供热节能控制的***，用于对多个换热站的运行时间以及热负荷区域分配进行控制，其特征在于，包括：
区间划分模块，用于将每天24小时划分为N个区间运行时间，其中N为整数；以及
区域划分模块，用于在任一个所述区间运行时间内，根据各个所述换热站的热负荷分区域运行，所述分区域运行为对以环路分布的多个换热站，按照每一个环路上换热站数量或者换热面积确定划分区域以及在各个区域内换热站的启停状态；
在初寒冷期采用二区域方式进行供热，在中寒冷期采用三区域方式进行供热，在高寒冷期采用四区域方式进行供热，在极端天气时期采用五区域方式进行供热；
其中按照每一个环路上换热站数量或者换热面积确定划分区域包括：
如果划分为二区域，则换热面积各占50％，或者换热站数量各占50％；如果划分为三区域，则换热面积各占33.3％，或者换热站数量各占33.3％；如果划分为四区域，则换热面积各占25％，或者换热站数量各占25％；如果划分为五区域，则换热面积各占20％，或者换热站数量各占20％；
在各个区域内换热站的启停状态包括：
如果采用二区域方式进行供热，则一个区域的换热站启动一个区域的换热站停；如果采用三区域方式进行供热，则两个区域的换热站启动一个区域的换热站停；如果采用四区域方式进行供热，则三个区域的换热站启动一个区域的换热站停；如果采用五区域方式进行供热，则四个区域的换热站启动一个区域的换热站停。
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