CN113251459B - 一种热电机组深度调峰的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热电机组深度调峰的方法及***，包括：确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷；通过曲线拟合得到不同电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以及临界电负荷与室外温度的函数关系；根据预测日的室外温度预测值，拟合得到预测日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系；结合热网传输时间，基于所述函数关系确定机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网进行蓄热的时间，以及热电机组进入深度调峰状态的时间；基于上述时间对热电机组的运行方式进行控制。本发明方法可在不增加设备投入的情况下实现热电解耦，即能保证热网的供热质量又可以提高热电机组的运行灵活性与经济性。
Description
技术领域
本发明涉及热电机组深度调峰技术领域，尤其涉及一种热电机组深度调峰的方法及***。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
近年来，中国新能源发展已经走在了世界前列。尽管风电、光伏等新能源发展迅速，但由于资源富集地与电力消费地不匹配、技术因素以及体制障碍导致的新能源消纳难、并网难仍是困扰行业发展的难题。
热电机组的热电偶和特性决定了热电机组电负荷的调节范围受到热负荷的限制，电负荷下限受到“以热定电”条件的制约，不能完全发挥电力调节的能力。为了提高电网采暖期吸纳新能源的能力必须突破热电偶和的约束增大热电机组的调峰裕度。
目前，供热机组普遍采用中压缸排汽供热方式，在机组供热量一定的情况下机组的发电负荷不能低于某一限值，这种“以热定电”的模式限制了供热机组在供热期的深度调峰能力。因此在满足热负荷的前提下进一步降低机组出力提高机组深度调峰能力就需要打破机组供热期的热、电耦合关系。常用的热电解耦技术有汽轮机旁路供热、切除低压缸供热、利用储热装置供热、利用电锅炉供热、利用热泵技术供热等方式。
上述几种热电解耦技术均需对机组或热力***进行改造，改造投资大、供热经济性较差，改造后机组的安全性也有待进一步验证。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种热电机组深度调峰的方法及***，机组可在深度调峰前向热网提供更大的热量，将热量储存在热网中，当新能源发电处于高峰期而电网处于低谷时，热电机组就可减少甚至停止供热，使机组的电负荷可降至更低，为吸纳新能源留出更大的空间。
为了实现上述目的，在一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种热电机组深度调峰的方法，包括：
确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷；
通过曲线拟合得到不同电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以及临界电负荷与室外温度的函数关系；
根据预测日的室外温度预测值，通过上述拟合的函数关系，分别确定预测日各个电负荷的供热裕度以及机组的临界电负荷；进而拟合得到预测日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系；
结合热网传输时间，基于所述函数关系确定机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网进行蓄热的时间，以及热电机组进入深度调峰状态的时间；
基于上述时间对热电机组的运行方式进行控制。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种热电机组深度调峰的***，包括：
数据获取模块，用于确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷；
函数拟合模块，用于通过曲线拟合得到不同电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以及临界电负荷与室外温度的函数关系；
根据预测日的室外温度预测值，通过上述拟合的函数关系，分别确定预测日各个电负荷的供热裕度以及机组的临界电负荷；进而拟合得到预测日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系；
深度调峰模块，用于结合热网传输时间，基于所述函数关系确定机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网进行蓄热的时间，以及热电机组进入深度调峰状态的时间；基于上述时间对热电机组的运行方式进行控制。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的热电机组深度调峰的方法。
在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的热电机组深度调峰的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本项发明无需对机组或热力***进行改造，充分利用现有热网的热惯性增大了机组的调峰裕度，提高了电网在采暖期吸纳新能源的能力。
本发明方法可在不增加设备投入的情况下实现热电解耦，即能保证热网的供热质量又可以提高热电机组的运行灵活性与经济性，取得经济效益与社会效益双丰收。
本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例中以抽凝机组为热源的热网结构示意图；
图2是本发明实施例中次日的电负荷曲线；
图3是本发明实施例中次日机组的供热裕度曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例一
当机组的热负荷确定后机组的电负荷可调范围随之确定。若需要机组进行更大范围的电负荷调峰则需要改变机组的热负荷。考虑到热网具有很大的热惯性，机组可在深度调峰前向热网提供更大的热量，将热量储存在热网中，当新能源发电处于高峰期而电网处于低谷时，热电机组就可减少甚至停止供热，使机组的电负荷可降至更低，为吸纳新能源留出更大的空间。
以一台抽凝机组为例，以该机组为热源的热网结构如图1所示；供热***是个复杂的***，为着眼主要矛盾可进行适当的简化并做如下假设：
热网中各建筑物标准室内温度为18℃；
供热***的调节方式为质调节，管网中的热水流量恒定无介质损失无散热损失；
忽略机组变负荷及换热器换热所需的时间；
供热***调节过程中室外温度不变；
忽略太阳辐射、不同高度、不同朝向等因素对建筑物热量传递的影响。
基于上述条件，根据本发明的实施例，公开了一种热电机组深度调峰的方法，包括以下步骤：
(1)确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷；
具体地，首先确定热量传输时间：热源向热网提供热量，热量自换热站输送至热网中的每一栋建筑物是需要时间的，热量的传输时间近似为热水在管道中的流动时间。设热网的最远传输距离为N(m),热水的流速为v(m/s)，则热量的传输时间为δt＝N/v。
然后获取热网的热负荷：热网在热平衡状态下即室温恒定时，热源通过换热器向热网提供的热量即为热网的热负荷。通过调整热电机组的运行参数，使热网中各建筑物的室内温度稳定为18℃；此时机组的供热量Q1为当前室外温度下的热网热负荷。
获取机组的最大供热量：稳定热电机组的电负荷，通过改变供热蝶阀及抽汽调整阀的开度，加大采暖抽汽流量，增加机组向热网的供热量直至触发机组的相关保护条件或各建筑物的室内温度达到24℃，此时机组的供热量Q2为当前电负荷下的最大供热量。
将机组的电负荷自高向低重复此试验直到机组的电负荷降至临界电负荷P1时Q2＝Q1。
继续降低机组电负荷，当机组的电负荷低于临界电负荷P1，机组的供热量将无法满足热网需求，通过改变供热蝶阀及抽汽调整阀的开度，加大采暖抽汽流量，增加机组向热网的供热量直至触发机组的相关保护条件，同样可获取在当前电负荷下机组的最大供热量Q2。
计算获得各个电负荷下的δQ＝Q2-Q1；其中，Q2为当前电负荷下的最大供热量、Q1为设定室外温度下的热网热负荷；机组的临界电负荷P1为机组在Q2＝Q1时的电负荷。
(2)通过曲线拟合得到不同电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以及临界电负荷与室外温度的函数关系；
具体地，在不同室外温度的情况下重复步骤(1)的过程，得到不同室外温度下，各个电负荷的δQ值及机组的临界电负荷P1。
以室外温度为自变量，对应相同电负荷下的δQ值为因变量，拟合函数δQ＝f(T)可得到同一电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系，以此类推，拟合各个电负荷下的δQ＝f(T)可得到各个电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系。
以室外温度为自变量，临界负荷P1值为因变量，拟合函数P1＝f(T)。
(3)根据次日的室外温度预测值，通过上述拟合的函数关系，分别确定次日各个电负荷的供热裕度以及机组的临界电负荷；进而拟合得到次日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系；
具体地，
根据预测的次日的室外温度，使用步骤(2)得到的函数分别计算得到次日机组的临界电负荷P1与各个电负荷的δQ值。
根据如图2所示的次日的电负荷曲线，结合上面得到的结果可绘制次日机组的供热裕度曲线，如图3所示，并拟合δQ与时间的函数关系δQ(t)＝f(t)。
(4)结合热网传输时间，基于所述函数关系确定机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网进行蓄热的时间，以及热电机组进入深度调峰状态的时间；
(5)基于得到的时间对热电机组的运行方式进行控制。
具体地，当机组电负荷小于P1时机组进入深度调峰状态，即t1至t2时段为机组深度调峰时段。深度调峰期间机组的最大供热能力小于热网热负荷，热网处于欠热状态。对时间积分得到深度调峰期间累计的欠热量
如图3所示，时刻t3至t1的时段即为步骤(1)中计算得到的热量传输时间。解方程
可得到时刻t4。
经过以上步骤可得到通过调整热网运行方式实现热电机组深度调峰的方法，即自时刻t4开始机组以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网蓄热直到时刻t3为止，此后热电机组的热负荷恢复为热网热负荷直到时刻t1，此时热电机组向热网积蓄的热量已全部转移至热网内的各建筑物内，各建筑物的室内温度相应升高。
自时刻t1开始至时刻t2，热电机组进入深度调峰状态，此过程中机组的供热能力小于热网必需的热负荷，不足的部分由前期积蓄在建筑物内的热量补充，各建筑物的室内温度处于下降过程，由于蓄热的热量等于累计的欠热热量，因此时刻t2时各建筑物的室内温度恢复为18℃，此后机组的供热量可恢复为热网的热负荷。
以上所述为本实施例方法的一种示例，实际应用中可针对各热电机组的实际情况在原理不变的前提下采取更具针对性的控制策略。利用这种方法可在不增加设备投入的情况下实现热电解耦，即能保证热网的供热质量又可以提高热电机组的运行灵活性与经济性，取得经济效益与社会效益双丰收。
实施例二
在一个或多个实施方式中，公开了一种热电机组深度调峰的***，包括：
数据获取模块，用于确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷；
函数拟合模块，用于通过曲线拟合得到不同电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以及临界电负荷与室外温度的函数关系；
根据预测日的室外温度预测值，通过上述拟合的函数关系，分别确定预测日各个电负荷的供热裕度以及机组的临界电负荷；进而拟合得到预测日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系；
深度调峰模块，用于结合热网传输时间，基于所述函数关系确定机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网进行蓄热的时间，以及热电机组进入深度调峰状态的时间；
基于得到的时间对热电机组的运行方式进行控制。
需要说明的是，上述各模块的具体实现方式已经在实施例一中进行了说明，此处不再赘述。
实施例三
在一个或多个实施方式中，公开了一种终端设备，包括服务器，所述服务器包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现实施例一中的热电机组深度调峰的方法。为了简洁，在此不再赘述。
应理解，本实施例中，处理器可以是中央处理单元CPU，处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。
实施例一中的热电机组深度调峰的方法可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
实施例四
在一个或多个实施方式中，公开了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行实施例一中所述的热电机组深度调峰的方法。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种热电机组深度调峰的方法，其特征在于，包括：
确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷；
通过曲线拟合得到不同电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以及临界电负荷与室外温度的函数关系；
根据预测日的室外温度预测值，通过上述拟合的函数关系，分别确定预测日各个电负荷的供热裕度以及机组的临界电负荷；进而拟合得到预测日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系；
结合热网传输时间，基于所述函数关系确定机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网进行蓄热的时间，以及热电机组进入深度调峰状态的时间；
基于上述时间对热电机组的运行方式进行控制；
当机组电负荷小于机组的临界电负荷时，机组进入深度调峰状态；对深度调峰时间段积分得到深度调峰期间累计的欠热量
通过求解方程
得到机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网蓄热的时间t4；
其中，t1～t2为机组进入深度调峰状态的时间段；时间t3基于时间t1和热网的热量传输时间确定；
自时刻t4开始机组以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网蓄热直到时刻t3为止，此后热电机组的热负荷恢复为热网热负荷直到时刻t1，此时热电机组向热网积蓄的热量已全部转移至热网内的各建筑物内，各建筑物的室内温度相应升高；
自时刻t1开始至时刻t2，热电机组进入深度调峰状态，各建筑物的室内温度处于下降过程，由于蓄热的热量等于累计的欠热热量，因此时刻t2时各建筑物的室内温度恢复为设定温度，此后机组的供热量可恢复为热网的热负荷；
确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷，具体包括：
各个电负荷的供热裕度值为：δQ＝Q2-Q1；
其中，Q2为当前电负荷下的最大供热量、Q1为设定室外温度下的热网热负荷；机组的临界电负荷P1为机组在Q2＝Q1时的电负荷。
2.如权利要求1所述的一种热电机组深度调峰的方法，其特征在于，获取热网的热量传输时间，具体为：热网的最远传输距离与热水流速的比值。
3.如权利要求1所述的一种热电机组深度调峰的方法，其特征在于，
基于得到的不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷，以室外温度为自变量，对应相同电负荷下的供热裕度值为因变量，拟合得到各个电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以室外温度为自变量，临界负荷值为因变量，拟合得到临界电负荷与室外温度的函数关系。
4.如权利要求1所述的一种热电机组深度调峰的方法，其特征在于，拟合得到预测日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系，具体包括：
根据预测日的电负荷曲线，结合预测日各个电负荷的供热裕度以及机组的临界电负荷，预测日机组的供热裕度曲线，并拟合供热裕度与时间的函数关系。
5.一种热电机组深度调峰的***，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷；
函数拟合模块，用于通过曲线拟合得到不同电负荷下的供热裕度与室外温度的函数关系；以及临界电负荷与室外温度的函数关系；
根据预测日的室外温度预测值，通过上述拟合的函数关系，分别确定预测日各个电负荷的供热裕度以及机组的临界电负荷；进而拟合得到预测日机组各个电负荷的供热裕度与时间的函数关系；
深度调峰模块，用于结合热网传输时间，基于所述函数关系确定机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网进行蓄热的时间，以及热电机组进入深度调峰状态的时间；基于上述时间对热电机组的运行方式进行控制；
当机组电负荷小于机组的临界电负荷时，机组进入深度调峰状态；对深度调峰时间段积分得到深度调峰期间累计的欠热量
通过求解方程
得到机组开始以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网蓄热的时间t4；
其中，t1～t2为机组进入深度调峰状态的时间段；时间t3基于时间t1和热网的热量传输时间确定；
自时刻t4开始机组以当前负荷下最大供热能力方式运行向热网蓄热直到时刻t3为止，此后热电机组的热负荷恢复为热网热负荷直到时刻t1，此时热电机组向热网积蓄的热量已全部转移至热网内的各建筑物内，各建筑物的室内温度相应升高；
自时刻t1开始至时刻t2，热电机组进入深度调峰状态，各建筑物的室内温度处于下降过程，由于蓄热的热量等于累计的欠热热量，因此时刻t2时各建筑物的室内温度恢复为设定温度，此后机组的供热量可恢复为热网的热负荷；
确定不同室外温度下，各个电负荷的供热裕度值及机组的临界电负荷，具体包括：
各个电负荷的供热裕度值为：δQ＝Q2-Q1；
其中，Q2为当前电负荷下的最大供热量、Q1为设定室外温度下的热网热负荷；机组的临界电负荷P1为机组在Q2＝Q1时的电负荷。
6.一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-4任一项所述的热电机组深度调峰的方法。
7.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-4任一项所述的热电机组深度调峰的方法。
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