CN107477553A - 一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略 - Google Patents
一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其技术特点是:设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力;计算太阳能集热器日蓄热量;设计蓄热水箱容积以满足非低谷电时间段用热量;计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度;控制***根据上述模型及参数监控蓄热水箱内的温度,对太阳能集热器和电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。本发明充分发挥太阳能和电锅炉的优点,对电锅炉和太阳能集热器进行最优负荷配置和运行模式控制,其利用廉价的低谷电和太阳能集热器,满足非低谷电时间段用热量,确保供暖的可靠性和经济性。
Description
技术领域
本发明属于锅炉技术领域,尤其是一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略。
背景技术
伴随着我国经济转型,能源革命越来越成为国家的一个主要工作方向。面对当前日益严峻的大气污染问题,国家出台了一系列政策开展铁腕治理,大力推进北方地区冬季清洁取暖,建设京津冀“无煤区”,实现能源的绿色和可持续发展,这成为能源供给和消费革命的重要内容。目前,在城市中逐渐采用电锅炉代替燃煤锅炉供暖以利于环保。采用电锅炉能够充分地将电能转化成热能,储存在蓄热水箱中,在需要的时候将热量释放出来。电能是清洁二次能源,零排放,无污染,电能转化成热能的转化率超过95%,安全性高,无噪音。但是电锅炉存在占用供电容量、用电量过高、运行成本高等问题。目前太阳热能技术也得到了广泛应用,太阳能热水***是利用太阳能集热器,收集太阳辐射能把水加热的一种装置,最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项技术,但是太阳能受制于天气因素,单纯的太阳能供热常常导致供热量不足。现有的太阳能配合电辅热供热设备由于设备负荷设计不合理,控制方法不当等原因,不能最大限度的充分利用太阳能,难以实现能源最优利用。
发明内容
本发明的目地在于克服现有技术的不足,提出一种设计合理、节约能源且可靠性高的基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,包括以下步骤:
步骤1、设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力;
步骤2、计算太阳能集热器日蓄热量;
步骤3、设计蓄热水箱容积以满足非低谷电时间段用热量;
步骤4、计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度;
步骤5、控制***根据上述模型及参数监控蓄热水箱内的温度,对太阳能集热器和电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。
所述步骤1采用如下模型计算电锅炉容量:
P=K×F×q×H1/H2
式中,P为电锅炉功率,K为蓄热热损失系数,K取值为1.10~1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H1为采暖时间,H2电锅炉向蓄热水箱蓄热的时间。
所述步骤2采用如下模型计算太阳能集热器日蓄热量:
Q=J×n1×(1-n2)S/f
式中:Q为太阳能集热器日蓄热量,J为当地集热器倾斜面上日均太阳辐照量,n1则为集热器平均集热效率,n2则为管路及蓄热装置热损失率,S为太阳能集热面积,f为太阳能保证率。
所述步骤3采用如下模型设计蓄热水箱容积:
V=3.6(K×F×q×H3+Q)/(C×p×△t)
式中:V为蓄热水箱容积,K为蓄热热损失系数,K取值为1.10~1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H3为非低谷电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄热量,C为水的比热容,p为水的密度,△t为蓄热温差。
所述步骤4的计算方法为:
t1=3.6(K×F×q×H3+Q)/(C×p×V)+t0
式中,t1为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度,t0为60℃,K为蓄热热损失系数,K取值为1.10~1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H3为非低谷电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄热量,C为水的比热容,p为水的密度,V为蓄热水箱容积。
本发明的优点和积极效果是:
本发明充分发挥太阳能和电锅炉的优点,对电锅炉和太阳能集热器进行最优负荷配置和运行模式控制,实现能源最优利用。利用廉价的低谷电,平抑用电负荷,减少发电单位夜间运行的停机限负荷,并按照经济性、环保性最大化原则,充分利用现场屋顶和闲置空间面积,全部安装太阳能集热器,使得蓄热水箱最大限度存储太阳能蓄热量,满足非低谷电时间段用热量,确保供暖的可靠性和经济性。
附图说明
图1为本发明的控制策略示意图;
图2为本发明的太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,是在图2所示的太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉上实现的。该太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉包括控制***及太阳能集热器、电锅炉、蓄热水箱和末端散热器,太阳能集热器及电锅炉与蓄热水箱之间通过保温输水管相连接,蓄热水箱与末端散热器通过保温输水管道相连接,控制***与太阳能集热器、电锅炉、蓄热水箱相连接实现最优负荷配置和运行模式的控制功能。控制***通过时间段设置、监控水箱温度对太阳能集热器和电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。太阳能集热器和电锅炉根据控制***命令,对蓄热水箱进行蓄热。
一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,包括以下步骤:
步骤1、设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力:
由于太阳能受制于天气因素,存在较大的不确定性,为确保供暖可靠性和经济性,电锅炉应具备利用低谷电独立24小时供热的能力。电锅炉容量设计:
P=K×F×q×H1/H2
式中,P1为电锅炉功率,单位为W;K为蓄热热损失系数,一般取1.10-1.15;F为采暖面积,单位为㎡;q为建筑日平均热负荷指标,单位为W/m;H1为采暖时间,单位为h;H2电锅炉向蓄热水箱蓄热的时间(低谷电时间),单位为h。
步骤2、计算太阳能集热器日蓄热量。
按照经济性、环保性最大化原则,充分利用现场屋顶和闲置空间面积,全部安装太阳能集热器。太阳能集热器日蓄热量:
Q=J×n1×(1-n2)S/f
式中:Q为太阳能集热器日蓄热量,单位为MJ;J为当地集热器倾斜面上日均太阳辐照量,单位为MJ/(㎡·d);n1则为集热器平均集热效率,单位为%;n2则为管路及蓄热装置热损失率,单位为%;S为太阳能集热面积,单位为㎡;f为太阳能保证率,单位为%。
步骤3、设计蓄热水箱容积以满足非低谷电时间段用热量。
蓄热水箱应最大限度存储太阳能蓄热量,同时保证供暖可靠性,满足非低谷电时间段用热量。蓄热水箱容积设计:
V=3.6(K×F×q×H3+Q)/(C×p×△t)
式中:V为蓄热水箱容积,单位为m3;H3为非低谷电时间段等效耗热量时间;C为水的比热容,单位为kj/kg℃;p为水的密度,单位为kg/m3;△t为蓄热温差。
步骤4、计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度:
t1=3.6(K×F×q×H3+Q)/(C×p×V)+t0
式中,t1为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度,单位为℃;t0为60℃。
步骤5、控制***根据上述模型及参数监控蓄热水箱,对太阳能集热器和电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。控制***的具体方法如图1所示:
在日间,当太阳能集热器水温超过90℃时,控制***控制太阳能集热器停止蓄热,当太阳能集热器水温水温低于90℃时,控制***控制太阳能集热器持续蓄热。在夜间,当蓄热水箱水温超过t1时,控制***控制电锅炉停止工作,当蓄热水箱水温低于t1时,控制***控制电锅炉在低谷时段开启,使蓄热水箱水温升至t1。
需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特征在于包括以下步骤:
步骤1、设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力;
步骤2、计算太阳能集热器日蓄热量;
步骤3、设计蓄热水箱容积以满足非低谷电时间段用热量;
步骤4、计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度;
步骤5、控制***根据上述模型及参数监控蓄热水箱内的温度,对太阳能集热器和电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特征在于:所述步骤1采用如下模型计算电锅炉容量:
P=K×F×q×H1/H2
式中,P为电锅炉功率,K为蓄热热损失系数,K取值为1.10~1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H1为采暖时间,H2电锅炉向蓄热水箱蓄热的时间。
3.根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特征在于:所述步骤2采用如下模型计算太阳能集热器日蓄热量:
Q=J×n1×(1-n2)S/f
式中:Q为太阳能集热器日蓄热量,J为当地集热器倾斜面上日均太阳辐照量,n1则为集热器平均集热效率,n2则为管路及蓄热装置热损失率,S为太阳能集热面积,f为太阳能保证率。
4.根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特征在于:所述步骤3采用如下模型设计蓄热水箱容积:
V=3.6(K×F×q×H3+Q)/(C×p×△t)
式中:V为蓄热水箱容积,K为蓄热热损失系数,K取值为1.10~1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H3为非低谷电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄热量,C为水的比热容,p为水的密度,△t为蓄热温差。
5.根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特征在于:所述步骤4的计算方法为:
t1=3.6(K×F×q×H3+Q)/(C×p×V)+t0
式中,t1为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度,t0为60℃,K为蓄热热损失系数,K取值为1.10~1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H3为非低谷电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄热量,C为水的比热容,p为水的密度,V为蓄热水箱容积。
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CN (1) | CN107477553A (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108240708A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-07-03 | 新疆乾坤环能投资有限公司 | 一种光气电耦合智慧环保锅炉***及其运行方法 |
CN110118380A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-13 | 天津大学 | 一种太阳能采暖***等效设计容量计算方法 |
CN110230842A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-09-13 | 国网辽宁省电力有限公司 | 一种基于多智能体的蓄热式电锅炉“削峰填谷”控制方法 |
CN112503616A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-16 | 国网(天津)综合能源服务有限公司 | 一种多能源互补蓄热***及其控制方法 |
CN112879114A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于多能互补和梯级蓄热的热电协同***及方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101165432A (zh) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | 珠海慧生能源技术发展有限公司 | 智能化光能热泵式冷热水节能机组及控制方法 |
CN201412901Y (zh) * | 2009-05-27 | 2010-02-24 | 丹东大正机电设备科技有限公司 | 低谷电辅助式太阳能供暖*** |
CN101813335A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-08-25 | 沈阳联美蓝天环保新能源有限公司 | 利用太阳能和热泵替代部分传统热源的集中供热方法及*** |
CN201844456U (zh) * | 2010-11-13 | 2011-05-25 | 胡敦河 | 太阳能电锅炉互补取暖*** |
CN104344603A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-02-11 | 山东中瑞新能源科技有限公司 | 利用谷电辅助供热/供冷的地埋管地源热泵***及方法 |
CN106382668A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-08 | 东北大学 | 一种电蓄热锅炉与太阳能联合采暖的***与方法 |
-
2017
- 2017-07-31 CN CN201710636811.4A patent/CN107477553A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101165432A (zh) * | 2006-10-17 | 2008-04-23 | 珠海慧生能源技术发展有限公司 | 智能化光能热泵式冷热水节能机组及控制方法 |
CN201412901Y (zh) * | 2009-05-27 | 2010-02-24 | 丹东大正机电设备科技有限公司 | 低谷电辅助式太阳能供暖*** |
CN101813335A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-08-25 | 沈阳联美蓝天环保新能源有限公司 | 利用太阳能和热泵替代部分传统热源的集中供热方法及*** |
CN201844456U (zh) * | 2010-11-13 | 2011-05-25 | 胡敦河 | 太阳能电锅炉互补取暖*** |
CN104344603A (zh) * | 2014-09-30 | 2015-02-11 | 山东中瑞新能源科技有限公司 | 利用谷电辅助供热/供冷的地埋管地源热泵***及方法 |
CN106382668A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-02-08 | 东北大学 | 一种电蓄热锅炉与太阳能联合采暖的***与方法 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108240708A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-07-03 | 新疆乾坤环能投资有限公司 | 一种光气电耦合智慧环保锅炉***及其运行方法 |
CN110230842A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-09-13 | 国网辽宁省电力有限公司 | 一种基于多智能体的蓄热式电锅炉“削峰填谷”控制方法 |
CN110118380A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-13 | 天津大学 | 一种太阳能采暖***等效设计容量计算方法 |
CN110118380B (zh) * | 2019-04-16 | 2020-12-29 | 天津大学 | 一种太阳能采暖***等效设计容量计算方法 |
CN112503616A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-03-16 | 国网(天津)综合能源服务有限公司 | 一种多能源互补蓄热***及其控制方法 |
CN112879114A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-06-01 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于多能互补和梯级蓄热的热电协同***及方法 |
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