一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，包括热力网系统、电力网系统和物联网系统；热力网系统包括用于对居民区进行供热分区，核算供热分区的热指标，根据供热分区和热指标建立分布式供暖的供热采暖系统；电力网系统，用于根据供热采暖系统的热负荷，进行清洁能源的调度，为热力网系统提供热量来源；物联网系统包括热负荷响应能力监测上报系统和电网调度中心，电网调度中心通过对热负荷调度中心的电力调度，进而实现热负荷调度中心对热负荷控制子站、热负荷控制子站对可控储能热负荷的阶梯式调度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统
本专利技术属于供热工程的
，具体涉及一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统。
技术介绍
传统的热力网多数采用集中供暖的方式，通过燃煤锅炉对化石燃料进行燃烧产热，再通过建立的城市供热管网，将热能传输至用户所在位置。但是传统的燃煤锅炉供热采暖体系存在以下缺点：(1)传统供热体系用煤炉供暖会产生雾霾，用电加热供能成本过高，没有蓄热功能负荷的可控性太差。(2)集中式产能通常需要长距离运输能源，存在长距离管道传输时能源损耗的问题，并且使管网的扩张土建难度增大。(3)现有的新能源发电技术，如风能、光伏发电由于不了解用户的实际需求，导致产生大量的弃风弃电，进而导致能源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，以解决传统供热体系没有蓄热功能且负荷的可控性差的问题。为达到上述目的，本专利技术采取的技术方案是：提供一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，其包括热力网系统、电力网系统和物联网系统；热力网系统包括用于对居民区进行供热分区，计算供热分区的热指标，根据供热分区和热指标建立分布式供暖的供热采暖系统；电力网系统，用于根据供热采暖系统的热负荷，对清洁能源进行调度，为所述热力网系统提供热量来源；物联网系统包括热负荷响应能力监测上报系统和电网调度中心；热负荷响应能力监测上报系统根据供热采暖系统的运行参数和预测数据对供热采暖系统进行日负荷变化率的分析和预测；电网调度中心采集的区域电网数据、清洁能源发电运行数据以及根据所述供热采暖系统的运行参数、日负荷变化率的分析和预测信息进行供热采暖系统热负荷阶梯式的电力调度，并控制供热采暖系统的运行状态和出水参数。优选地，供热采暖系统包括根据所述供热分区建设的若干供热站；供热站分别与自来水和小区各热用户管道连通；自来水通过软水器、软化水箱和补水泵为供热站提供用水；小区各热用户通过回水管、除污器和热水循环泵为供热站提供循环热水。优选地，供热站采用固体蓄热式锅炉进行分布式供暖；固体蓄热式锅炉分别与换热器、鼓风机和控制柜连接；换热器分别通过热力管网和回水管与小区各热用户连通。优选地，固体蓄热式锅炉内置有氧化镁耐火材料组成的固体蓄热体。优选地，供热站的供热介质为热水。优选地，热指标包括通过面积热指标估算法得到的供热分区供热最大热指标和根据供热分区室外室内环境参数计算得到的平均及最小热指标。优选地，清洁能源包括风电、光伏电、电网低谷电和电网需求侧相应调度用电。优选地，物联网系统采用LoRa/Nb-IoT技术构建热负荷响应能力监测上报系统和电网调度中心。优选地，供热采暖系统根据供热分区的季节、气象和公休信息预测所述供热分区的热负荷数据。优选地，电网调度中心对供热采暖系统热负荷阶梯式的电力调度的方法为：电网调度中心对供热采暖系统热负荷进行电力调度，供热采暖系统对供热站进行电力调度和供热站将多余的热量存储于固体蓄热式锅炉中的固体蓄热体中。本专利技术提供的基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，具有以下有益效果：本专利技术以热力网系统为骨架，融入电力网系统和物联网系统，其中热力网系统因地制宜的对居民区进行供热分区，建立缩短运输距离、分布式供暖的供热采暖系统，供热采暖系统中设有的固体蓄热式锅炉具有蓄热功能，能够将电力网提供的多余清洁能源存储在固体蓄热式锅炉，避免能源浪费；物联网系统采用LoRa/Nb-IoT技术采集热力网系统的运行参数，并将该参数和预测数据传送到电网调度中心，对热力网系统进行阶梯式的电力调度。本专利技术使用清洁能源作为能源供应，对环境无污染，并通过电力网系统、热力网系统和物联网系统三者的融合，实现对热力网系统负荷阶梯式的电力调度，智能化的控制供热采暖系统的运行状态和出水参数。附图说明图1为基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统的原理框图。图2为基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统的固体蓄热式锅炉智能调度流程图。图3为基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统的热力网建模流程图。图4为基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统的分布式供热系统图。图5为基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统的补水系统流程图。图6为基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统的热力网电力网和物联网三网融合示意图。其中，1、固体蓄热式锅炉；2、换热器；3、小区各热用户；4、热力管网；5、循环水泵；6、鼓风机；7、控制柜；8、补水箱；9、补水泵；10、回水管。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。根据本申请的一个实施例，如图1所示，本方案的基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，包括热力网系统、电力网系统和物联网系统。根据本申请的一个实施例，热力网系统改变传统式的集中供热方式，根据居民区的分布状况，对居民区进行供热分区，并在每个供热分区内建设一个接近居民区的供热站，缩短供暖的运输距离，实现热力网系统分布式供暖，供热站选用清洁能源作为热源，并将多余的热量通过热介质存储，节约能源。热力网系统包括若干的供热站，供热站的建设如下：步骤S102a：供热站分布式产能设备的选择，供热站分布式产能设备可以选用固体蓄热式锅炉1，参考图4，固体蓄热式锅炉1分别与换热器2、鼓风机6和控制柜7连接，控制柜7与热负荷控制子站连接，热负荷控制子站通过对控制柜7的控制，实现对固体蓄热式锅炉1运行参数和电力的调度。其中，换热器2分别通过热力管网4和回水管10与小区各热用户3连通，热力管网4用于为居民供暖，回水管10将供暖后带有一定余热的回水运输到补水箱8中，进而为供热站补水。其中，回水管10并联有多条管路，并联的回水管10上设有循环水泵5，补水箱8与补水泵9连通。固体蓄热式锅炉1中的蓄热体选择氧化镁(MgO)耐火材料组成的固体蓄热体，其具有耐高温、蓄热与传热性能平稳、导热系数好和机械强度高的特性，同时还具有体积小、热容量大、蓄热能力强、性能稳定、热量释放稳定的有点，能够承受1000℃的高温，能够实现20年免维修，在反复加热过程中也不会产生粉化，其具体参数如下表：名称参数蓄热时长(小时)10热效率(％)≥95出水温度(℃)10-95可调回水温度(℃)10-70可调蓄热介质固体(MgO)设备使用寿命20年以上本实施例的固体蓄热式锅炉1，能够实现变集中供暖到分布式供暖，极大程度的减少能源损耗，且能够将多余的热量存储在氧化镁固体蓄热体中，进一步节约资源。当然，固体蓄热式锅炉1并非为本专利技术不可替换的技术特征，任何能够代替其分布式供热功能的设备或技术特征，均可以替换固体蓄热式锅炉1，实现相同的功能。步骤S102b：对现有热力网进行供热分区；根据地形地貌、居民区、县城道路现状、规划热负荷的性质和现有热力网的建设情况进行供热分区和供热站的建设。其具体方式为根据供热分区的实际地形，对居民区进行供热分区，其分区的依据可以根据居民区的面积进行划分，也可以以小区、单位或机关作为分区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，其特征在于，包括热力网系统、电力网系统和物联网系统；所述热力网系统包括用于对居民区进行供热分区，计算供热分区的热指标，根据所述供热分区和热指标建立分布式供暖的供热采暖系统；所述电力网系统，用于根据所述供热采暖系统的热负荷，对清洁能源进行调度，为所述热力网系统提供热量来源；所述物联网系统包括热负荷响应能力监测上报系统和电网调度中心；所述热负荷响应能力监测上报系统根据供热采暖系统的运行参数和预测数据对供热采暖系统进行日负荷变化率的分析和预测；所述电网调度中心采集的区域电网数据、清洁能源发电运行数据以及根据所述供热采暖系统的运行参数、日负荷变化率的分析和预测信息进行供热采暖系统热负荷阶梯式的电力调度，并控制供热采暖系统的运行状态和出水参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，其特征在于，包括热力网系统、电力网系统和物联网系统；所述热力网系统包括用于对居民区进行供热分区，计算供热分区的热指标，根据所述供热分区和热指标建立分布式供暖的供热采暖系统；所述电力网系统，用于根据所述供热采暖系统的热负荷，对清洁能源进行调度，为所述热力网系统提供热量来源；所述物联网系统包括热负荷响应能力监测上报系统和电网调度中心；所述热负荷响应能力监测上报系统根据供热采暖系统的运行参数和预测数据对供热采暖系统进行日负荷变化率的分析和预测；所述电网调度中心采集的区域电网数据、清洁能源发电运行数据以及根据所述供热采暖系统的运行参数、日负荷变化率的分析和预测信息进行供热采暖系统热负荷阶梯式的电力调度，并控制供热采暖系统的运行状态和出水参数。2.根据权利要求1所述的基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，其特征在于：所述供热采暖系统包括根据所述供热分区建设的若干供热站；所述供热站分别与自来水和小区各热用户管道连通；所述自来水通过软水器、软化水箱和补水泵为供热站提供用水；所述小区各热用户通过回水管、除污器和热水循环泵为供热站提供循环热水。3.根据权利要求2所述的基于热力网、电力网和物联网的电蓄热供热系统，其特征在于：所述供热站采用固体蓄热式锅炉进行分布式供暖；所述固体蓄热式锅炉分别与换热器、鼓风机和控制柜连接；所述换热器分别通过热力管网和回水管与小区...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓英，刘河生，陈忠雷，郝晓晓，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网冀北电力有限公司张家口供电公司，国家电网公司，住建互联清洁能源供热技术研究院北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11