一种热电联产系统中的电热解耦系统及其控制方法技术方案

一种热电联产系统中的电热解耦系统，包括燃气发电机、热电机组、风力发电装置、储热装置、电热转换装置、电负荷和热负荷。燃气发电机与电负荷连接；风力发电装置和热电机组均经电热转换装置与储热装置连接；热电机组分别连接至电负荷、热负荷和储热装置；储热装置与热负荷连接。方法包括确定热电负荷的需求量、购入的风电单价、燃料单价、售电价和售热价；确定单位燃料产生的电量和热量及单位电量通过电热转换产生的热量；求解出热电机组、储热装置、燃气发电机的功率，风力发电装置与储热装置、热电机组与储热装置的交互功率；若热电负荷出现波动，由储热装置和燃气发电机做调节。本发明专利技术解耦了以热定电运行方式，并解决风电消纳的问题。

Electric heating decoupling system in cogeneration system and control method thereof

The utility model relates to an electric heating decoupling system in a cogeneration system, which comprises a gas generator, a thermoelectric unit, a wind power generation device, a heat storage device, an electric heating conversion device, an electric load and a heat load. Gas generator and electric load connection; wind power generation device and thermoelectric unit by electrothermal conversion device and heat storage device is connected; thermoelectric units are respectively connected to the electric load, heat load and heat storage device; heat storage device and thermal load connection. Method includes determining demand, purchase power load of wind power price, fuel price, sale price and the sale price determining unit of fuel to generate heat; the electricity and heat and power units by the heat generated by the electric conversion; calculate power cogeneration units, heat storage device, gas generator, wind power generation and storage device interaction heating device, thermoelectric unit and heat storage device; if the power load fluctuations, regulated by the heat storage device and gas generator. The invention of the decoupling power determined by heat operating mode, and solve the problem of wind power.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热电联产热电解耦调控
，主要涉及一种热电联产系统中的电热解耦系统及其控制方法。
技术介绍
我国北方地区发电单元结构较为单一，以火电机组为主，其中热电机组占有相当大的比例，也是作为主要的供热热源。东北地区老旧热电机组因调峰能力不足等原因面临着改造，热电机组自身“以热定电”的运行方式因优先考虑热负荷的需求，从而使得对电负荷需求提供的电能会过少或过多，热电耦合关系严重制约了热电机组的调峰能力，造成电网波动。传统的热电机组可分为背压式机组和凝汽式机组，背压式机组将汽轮机的所有乏汽送入供热蒸汽管网进行供热，没有冷源损失，效率较髙，在优先满足一定供热功率的条件下发电功率固定无法调节，严格按“以热定电”方式运行。凝汽式机组的热功率和发电功率没有严格的制约关系,在某一确定的热功率下,发电功率可以在一定的范围内进行调整,即便如此，可调范围并不能有效提高热电机组调峰能力，其运行方式也属于“以热定电”。当前现状还不能完全对热电机组进行有效改进，不能解耦“以热定电”的运行方式。虽然针对热电机组调峰能力优化控制的方法，已做出了不少可行性研究，并在一定程度上也取得了一些进展及成果，但是这些研究并没有从根本上解耦热电机组“以热定电”的运行方式，只是在一定的可调范围内进行调峰，不能灵活可靠地提高机组调峰能力，供热功率和发电功率仍存在一种耦合关系，当超出可调范围后，热电机组仍然不能很好地应对。传统热电机组的热电耦合运行方式主要是从优先满足热负荷需求作为出发点，热电机组在产生一定量的热能的同时也会产生相应量的电能。对于热电机组产生的电能，电网都将无条件地接纳，这使得电能供需可能发生不平衡。尤其是在冬季夜间，电负荷需求少，热负荷需求多，电网接纳过多的电能会对电网产生波动，影响电网稳定性，同时导致电能无法充分利用，造成能源浪费以及热电厂的不经济运行。同时，我国风电产业有相当一部分都集中在北方地区，每年风电并网量也逐年增加，但是风电的大规模发展随之带来的消纳问题也越来越严重，若能充分利用弃风所浪费的能源，将会对未来能源格局变化带来很大影响。
技术实现思路
为实现热电解耦运行及达到最优运行状态这一目标，本专利技术提出了一种热电联产系统中的电热解耦系统及其控制方法。本专利技术的技术方案如下：一种热电联产系统中的电热解耦系统，包括燃气发电机、热电机组、风力发电装置、储热装置、电热转换装置、电负荷和热负荷；电负荷，包括照明设施、家用电器及工业用电设备；热负荷，包括工业用热设备和民用取暖设备；燃气发电机，经供电网络与电负荷直接相连接；风力发电装置，通过电热转换装置经热管与储热装置相连接；热电机组，经供电网络连接至电负荷，经热网连接至热负荷，经热管连接至储热装置；热电机组，经供电网络与电热转换装置相连接，电热转换装置经热管与储热装置相连接；储热装置，经热网与热负荷直接相连接。一种热电联产系统中的电热解耦系统的控制方法，包括以下步骤：步骤1：确定热负荷的需求量、电负荷的需求量、购入的风电单价、热电机组的燃料单价和燃气发电机的燃料单价、售热价和售电价；步骤2：确定热电机组单位燃料产生的电量和热量、燃气发电机单位燃气产生的电量及单位电量通过电热转换产生的热量；步骤3：依据热负荷的需求量和电负荷的需求量，通过粒子群算法求解出热电机组的发电功率和供热功率，储热装置的供热功率，燃气发电机的发电功率，以及风力发电装置与储热装置的交互功率和热电机组与储热装置的交互功率，使热电联产系统在满足供需平衡的同时，实现了热电解耦；步骤4：经步骤3后热电联产系统达到平衡，若热负荷和电负荷出现波动，由储热装置和燃气发电机做调节，调节成本不超过热电厂设定的范围。步骤4.1：调节成本未超过设定范围时，分别判断热负荷需求和电负荷需求的变化趋势；若电负荷需求增加，则提高燃气发电机的发电功率；若电负荷需求减少，则判断是否有燃气发电机运行；若有燃气发电机运行的情况下，降低燃气发电机的发电功率；若没有燃气发电机运行的情况下，将热电机组产生的多余电能经电热装换装置转换成热能存储至储热装置；若热负荷需求增加，则提高储热装置的供热功率；若热负荷需求减少，则判断是否有储热装置运行；若有储热装置运行的情况下，降低储热装置的供热功率；若没有储热装置运行的情况下，将热电机组产生的多余热能直接存储至储热装置中；步骤4.2：若调节成本超过设定范围时，则返回步骤3。粒子群算法中的粒子，包括风力发电装置经电热转换装置提供的供热功率、燃气发电机的发电功率、储热装置的供热功率、热电机组向电负荷提供的电功率、热电机组向热负荷提供的热功率、热电机组向储热装置进行电蓄热的电功率和热电机组直接向储热装置蓄热的热功率。粒子群算法中的适应度值，是指以热电联产系统运行成本为目标函数的函数值。本专利技术的有益效果如下：在热电厂中一般都会配备燃气发电机来改善热电机组的调峰能力，但是不能从根本上解决调峰能力不足的问题。针对上述问题，本专利技术通过在热电厂中配置储热装置以及燃气发电机来改善热电机组的调峰能力，不仅可以解耦“以热定电”运行方式，还可通过电蓄热来消纳风电，增加风电上网空间，提高风能利用率。这一方法能有效解决当前北方地区热电厂因调峰能力不足而面临改造的问题，而且在一定程度上可以有效解决风电消纳的问题。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中的热电联产系统中的电热解耦系统的能量传输示意图；图2是本专利技术具体实施方式中的热电联产系统中的电热解耦系统的控制方法的基本流程图；图3是本专利技术具体实施方式中的求解最优粒子位置的流程图。具体实施方式本专利技术提出了一种热电联产系统中的电热解耦系统及其控制方法，热电解耦运行方式，就是热能和电能的产生不随热用户和电用户需求的改变而相互制约，通过利用储热装置和燃气发电机来达到在热负荷与电负荷需求分布不均匀的情况下，仍能满足不同热用户和电用户需求的要求，且不影响电网稳定性，维持供需平衡关系。这种运行方式虽然没有从热电机组本身来解耦热电关系，但是从热电联产系统的角度来解耦热电关系，灵活可靠地提高热电联产系统调峰能力，有效的解决了当前热电厂调峰能力不足的问题。一种热电联产系统中的电热解耦系统，包括燃气发电机、热电机组、风力发电装置、储热装置、电热转换装置、电负荷和热负荷；电负荷，包括照明设施、家用电器及工业用电设备；热负荷，包括工业用热设备和民用取暖设备；燃气发电机，经供电网络与电负荷直接相连接；风力发电装置，通过电热转换装置经热管与储热装置相连接；热电机组，经供电网络连接至电负荷，经热网连接至热负荷，经热管连接至储热装置；热电机组，经供电网络与电热转换装置相连接，电热转换装置经热管与储热装置相连接；储热装置，经热网与热负荷直接相连接。热电联产系统中的电热解耦系统的能量传输示意图如图1所示。一种热电联产系统中的电热解耦系统的控制方法，包括以下步骤：步骤1：确定热负荷的需求量、电负荷的需求量、购入的风电单价、热电机组的燃料单价和燃气发电机的燃料单价、售热价和售电价；步骤2：确定热电机组单位燃料产生的电量和热量、燃气发电机单位燃气产生的电量及单位电量通过电热转换产生的热量；步骤3：依据热负荷的需求量和电负荷的需求量，通过粒子群算法求解出热电机组的发电功率和供热功率，储热装置的供热功率，燃气发电机的发电功率，以及风力发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电联产系统中的电热解耦系统，其特征在于，包括燃气发电机、热电机组、风力发电装置、储热装置、电热转换装置、电负荷和热负荷；所述的电负荷，包括照明设施、家用电器及工业用电设备；所述的热负荷，包括工业用热设备和民用取暖设备；所述的燃气发电机，经供电网络与电负荷直接相连接；所述的风力发电装置，通过电热转换装置经热管与储热装置相连接；所述的热电机组，经供电网络连接至电负荷，经热网连接至热负荷，经热管连接至储热装置；所述的热电机组，经供电网络与电热转换装置相连接，电热转换装置经热管与储热装置相连接；所述的储热装置，经热网与热负荷直接相连接。

【技术特征摘要】
1.一种热电联产系统中的电热解耦系统，其特征在于，包括燃气发电机、热电机组、风力发电装置、储热装置、电热转换装置、电负荷和热负荷；所述的电负荷，包括照明设施、家用电器及工业用电设备；所述的热负荷，包括工业用热设备和民用取暖设备；所述的燃气发电机，经供电网络与电负荷直接相连接；所述的风力发电装置，通过电热转换装置经热管与储热装置相连接；所述的热电机组，经供电网络连接至电负荷，经热网连接至热负荷，经热管连接至储热装置；所述的热电机组，经供电网络与电热转换装置相连接，电热转换装置经热管与储热装置相连接；所述的储热装置，经热网与热负荷直接相连接。2.根据权利要求1所述的一种热电联产系统中的电热解耦系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：确定热负荷的需求量、电负荷的需求量、购入的风电单价、热电机组的燃料单价和燃气发电机的燃料单价、售热价和售电价；步骤2：确定热电机组单位燃料产生的电量和热量、燃气发电机单位燃气产生的电量及单位电量通过电热转换产生的热量；步骤3：依据热负荷的需求量和电负荷的需求量，通过粒子群算法求解出热电机组的发电功率和供热功率，储热装置的供热功率，燃气发电机的发电功率，以及风力发电装置与储热装置的交互功率和热电机组与储热装置的交互功率，使热电联产系统在满足供需平衡的同时，实现了热电解耦；步骤4：经步骤3后热电联产系统达到平衡，若热负荷和电负荷出现波动，由储热装置和燃气发电机做调节，调节成...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴宇，高白羽，姜立兵，王彤，刘屹滨，张宏宇，宁辽逸，邢作霞，康爱国，郭立立，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司，沈阳兰灏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21