一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统和方法，该系统包括：用户需求处理单元计算全部能源用户所需的最大蒸汽压力设定值；第一控制单元采集第一能源数据和最大蒸汽压力设定值，并对其进行处理以分别生成蒸汽锅炉和蓄热装置的控制分量，并根据控制分量分别对蒸汽锅炉和蓄热装置进行控制；第二控制单元采集蒸汽设备的第二能源数据，并对其进行处理以生成发电机组的控制量，并根据发电机组的控制量对发电机组进行控制；通过该实施例方案，实现了根据负荷变化协调各个机组运行模式，实现了按需提供蒸汽质量，有效降低了蒸汽输送热量损失，保证了系统适应不同工况要求，安全、稳定、高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统和方法
本专利技术实施例涉及供热技术，尤指一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统和方法。
技术介绍
热电联产(CHP)是从同一燃料中产生热与电。CHP有很多形式，涉及诸多技术，但是总体上都是基于发电与热回收的整合系统。通过从电力生产中输出热，应用于加热或工业，CHP厂通常可使75-80％的化石燃料转化为有效能量，最现代化的CHP厂的效率达到90％以上。作为分布式能源系统中的重要动力装置，以天然气为燃料的燃气轮机热电联产技术近年来发展迅速，该系统不仅产出电能，还将发电后低品味的余热用来供热，大大提高了能源利用率，具有良好的社会效益、节能效益和环境效益。燃气轮机热电联产系统既可以单独使用，为区域同时提供热、电两种能量；更可作为分布式电源的一种，以一个子系统的身份和其它的分布式电源一起在分布式能源系统中发挥作用。对于热电联产，要解决的最关键问题就是尽可能满足用户在不同时段对热电的需求变化，也就是要合理解决联产系统热电产出比和用户对热电的需求比之间的矛盾，以使联产系统达到最佳的一次能源利用效率，尤其是存在多个分布式电源的能源系统中，需要协调各个机组的运行模式，还要考虑供热的滞后性以及负荷变化所带来的不利影响。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统和方法，能够根据负荷变化协调各个机组运行模式，实现按需提供蒸汽质量，可有效降低蒸汽输送热量损失，保证系统适应不同工况要求，安全、稳定、高效运行。为了达到本专利技术实施例目的，本专利技术实施例提供了一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统，该系统包括：用户需求处理单元、第一控制单元和第二控制单元；用户需求处理单元，用于计算全部能源用户所需的最大蒸汽压力设定值，并作为第一控制单元的输入；第一控制单元，用于采集余热蒸汽锅炉以及能源用户的蒸汽管网的第一能源数据，并采集最大蒸汽压力设定值，对第一能源数据和最大蒸汽压力设定值进行处理，以分别生成蒸汽锅炉和蓄热装置的控制分量，并根据控制分量分别对蒸汽锅炉和蓄热装置进行控制；第二控制单元，用于采集蒸汽设备的第二能源数据，并对第二能源数据进行处理，以生成发电机组的控制量，并根据发电机组的控制量对发电机组进行控制；其中，蒸汽管网用于向能源用户提供蒸汽能源；蒸汽锅炉用于通过燃气产生蒸汽能源；发电机组用于通过燃气进行发电；余热蒸汽锅炉用于根据发电机组产生的烟气产生蒸汽能量；蓄热装置用于在蒸汽锅炉和余热蒸汽锅炉产生的蒸汽能源过剩时对多余的蒸汽能源进行存储。可选地，用户需求处理单元包括：数据采集模块，用于分别采集每一个能源用户的蒸汽阀门开关状态信号和所要求的蒸汽压力设定值；蒸汽压力设定值计算器，用于根据能源用户的蒸汽压力设定值和蒸汽阀门开关状态信号输出每一个能源用户当前所需的蒸汽压力设定值；信号处理器，用于从全部能源用户当前所需的蒸汽压力设定值中选出最大蒸汽压力设定值，并输入给第一控制单元。可选地，第一控制单元包括：依次相连的第一采集模块、第一处理模块和第一控制模块；第一采集模块，用于采集第一能源数据；第一处理模块，用于根据第一能源数据和最大蒸汽压力设定值计算蒸汽锅炉的控制分量和蓄热装置的控制分量；第一控制模块，用于分别根据蒸汽锅炉的控制分量和蓄热装置的控制分量对蒸汽锅炉和蓄热装置进行控制。可选地，第一能源数据包括：蒸汽管网的蒸汽压力、蒸汽管网总流量和余热锅炉蒸汽流量。可选地，第一处理模块包括：蒸汽管网压力控制器，用于根据最大蒸汽压力设定值和反馈的蒸汽管网的蒸汽压力计算蒸汽管网的蒸汽压力反馈控制分量；蒸汽管网总流量补偿器，用于计算蒸汽管网的蒸汽压力的第一前馈控制分量；余热锅炉蒸汽流量补偿器，用于计算蒸汽管网的蒸汽压力的第二前馈控制分量；第一计算器，用于根据蒸汽管网的蒸汽压力反馈控制分量、蒸汽管网的蒸汽压力的第一前馈控制分量、蒸汽管网的蒸汽压力的第二前馈控制分量以及预设的第一算法进行第一控制量计算；第一分程控制器，用于根据计算出的第一控制量获取蒸汽锅炉的控制分量；第二分程控制器，用于根据计算出的第一控制量获取蓄热装置的控制分量。可选地，第一控制模块包括：第一控制器，与第一分程控制器相连，用于根据蒸汽锅炉的控制分量以及反馈获得的蒸汽锅炉产生的蒸汽流量对蒸汽锅炉实施控制；第二控制器，与第二分程控制器相连，用于根据蓄热装置的控制分量以及反馈获得的蓄热装置的蓄热蒸汽流量对蓄热装置实施控制。可选地，第二控制单元包括：相互连接的第二采集模块和第二处理模块；第二采集模块，用于采集蒸汽设备的第二能源数据；蒸汽设备包括：余热蒸汽锅炉、蒸汽锅炉和蓄热装置；第二处理模块，用于根据采集的第二能源数据计算发电机组的控制量，并根据发电机组的控制量对发电机组进行控制。可选地，第二能源数据包括：余热锅炉蒸汽流量、蒸汽锅炉产生的蒸汽流量以及蓄热装置的蓄热蒸汽流量。可选地，第二处理模块包括：第二计算器，用于根据余热锅炉蒸汽流量、蒸汽锅炉产生的蒸汽流量、蓄热装置的蓄热蒸汽流量计算输出的总蒸汽流量；第三计算器，用于根据输出的总蒸汽流量以及预设的第二算法进行第二控制量计算；信号选择器，用于根据计算出的第二控制量、信号选择器的反馈信号以及开关量信号获取发电机组的控制量，并根据发电机组的控制量对发电机组进行控制。本专利技术实施例还提供了一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制方法，该方法包括：计算全部能源用户所需的最大蒸汽压力设定值，并采集余热蒸汽锅炉以及能源用户的蒸汽管网的第一能源数据，并对第一能源数据和最大蒸汽压力设定值进行处理，以分别生成蒸汽锅炉和蓄热装置的控制分量，并根据该控制分量分别对蒸汽锅炉和蓄热装置进行控制；以及，采集蒸汽设备的第二能源数据，并对第二能源数据进行处理，以生成发电机组的控制量，并根据发电机组的控制量对发电机组进行控制；其中，蒸汽管网用于向能源用户提供蒸汽能源；蒸汽锅炉用于通过燃气产生蒸汽能源；发电机组用于通过燃气进行发电；余热蒸汽锅炉用于根据发电机组产生的烟气产生蒸汽能量；蓄热装置用于在蒸汽锅炉和余热蒸汽锅炉产生的蒸汽能源过剩时对多余的蒸汽能源进行存储。本专利技术实施例包括：用户需求处理单元，用于计算全部能源用户所需的最大蒸汽压力设定值，并作为第一控制单元的输入；第一控制单元，用于采集余热蒸汽锅炉以及能源用户的蒸汽管网的第一能源数据，并采集最大蒸汽压力设定值，并对第一能源数据和最大蒸汽压力设定值进行处理，以分别生成蒸汽锅炉和蓄热装置的控制分量，并根据控制分量分别对蒸汽锅炉和蓄热装置进行控制；第二控制单元，用于采集蒸汽设备的第二能源数据，并对第二能源数据进行处理，以生成发电机组的控制量，并根据发电机组的控制量对发电机组进行控制；其中，蒸汽管网用于向能源用户提供蒸汽能源；蒸汽锅炉用于通过燃气产生蒸汽能源；发电机组用于通过燃气进行发电；余热蒸汽锅炉用于根据发电机组产生的烟气产生蒸汽能量；蓄热装置用于在蒸汽锅炉和余热蒸汽锅炉产生的蒸汽能源过剩时对多余的蒸汽能源进行存储。通过该实施例方案，实现了根据负荷变化协调各个机组运行模式，实现按需提供蒸汽质量，可有效降低蒸汽输送热量损失，保证了系统能够适应不同工况要求，安全、稳定、高效运行。本专利技术实施例的其它特征和优点将在随后的说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统，其特征在于，所述系统包括：用户需求处理单元、第一控制单元和第二控制单元；所述用户需求处理单元，用于计算全部能源用户所需的最大蒸汽压力设定值，并作为所述第一控制单元的输入；所述第一控制单元，用于采集余热蒸汽锅炉以及能源用户的蒸汽管网的第一能源数据，并采集所述最大蒸汽压力设定值，对所述第一能源数据和所述最大蒸汽压力设定值进行处理，以分别生成蒸汽锅炉和蓄热装置的控制分量，并根据所述控制分量分别对所述蒸汽锅炉和所述蓄热装置进行控制；所述第二控制单元，用于采集蒸汽设备的第二能源数据，并对所述第二能源数据进行处理，以生成发电机组的控制量，并根据所述发电机组的控制量对所述发电机组进行控制；其中，所述蒸汽管网用于向所述能源用户提供蒸汽能源；所述蒸汽锅炉用于通过燃气产生所述蒸汽能源；所述发电机组用于通过燃气进行发电；所述余热蒸汽锅炉用于根据所述发电机组产生的烟气产生所述蒸汽能量；所述蓄热装置用于在所述蒸汽锅炉和所述余热蒸汽锅炉产生的所述蒸汽能源过剩时对多余的蒸汽能源进行存储。

【技术特征摘要】
1.一种降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统，其特征在于，所述系统包括：用户需求处理单元、第一控制单元和第二控制单元；所述用户需求处理单元，用于计算全部能源用户所需的最大蒸汽压力设定值，并作为所述第一控制单元的输入；所述第一控制单元，用于采集余热蒸汽锅炉以及能源用户的蒸汽管网的第一能源数据，并采集所述最大蒸汽压力设定值，对所述第一能源数据和所述最大蒸汽压力设定值进行处理，以分别生成蒸汽锅炉和蓄热装置的控制分量，并根据所述控制分量分别对所述蒸汽锅炉和所述蓄热装置进行控制；所述第二控制单元，用于采集蒸汽设备的第二能源数据，并对所述第二能源数据进行处理，以生成发电机组的控制量，并根据所述发电机组的控制量对所述发电机组进行控制；其中，所述蒸汽管网用于向所述能源用户提供蒸汽能源；所述蒸汽锅炉用于通过燃气产生所述蒸汽能源；所述发电机组用于通过燃气进行发电；所述余热蒸汽锅炉用于根据所述发电机组产生的烟气产生所述蒸汽能量；所述蓄热装置用于在所述蒸汽锅炉和所述余热蒸汽锅炉产生的所述蒸汽能源过剩时对多余的蒸汽能源进行存储。2.根据权利要求1所述的降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统，其特征在于，所述用户需求处理单元包括：数据采集模块，用于分别采集每一个所述能源用户的蒸汽阀门开关状态信号和所要求的蒸汽压力设定值；蒸汽压力设定值计算器，用于根据能源用户的所述蒸汽压力设定值和所述蒸汽阀门开关状态信号输出每一个所述能源用户当前所需的蒸汽压力设定值；信号处理器，用于从全部所述能源用户当前所需的蒸汽压力设定值中选出所述最大蒸汽压力设定值，并输入给所述第一控制单元。3.根据权利要求1所述的降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统，其特征在于，所述第一控制单元包括：依次相连的第一采集模块、第一处理模块和第一控制模块；所述第一采集模块，用于采集所述第一能源数据；所述第一处理模块，用于根据所述第一能源数据和所述最大蒸汽压力设定值计算所述蒸汽锅炉的控制分量和所述蓄热装置的控制分量；所述第一控制模块，用于分别根据所述蒸汽锅炉的控制分量和所述蓄热装置的控制分量对所述蒸汽锅炉和所述蓄热装置进行控制。4.根据权利要求3所述的降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统，其特征在于，所述第一能源数据包括：所述蒸汽管网的蒸汽压力、所述蒸汽管网总流量和所述余热锅炉蒸汽流量。5.根据权利要求4所述的降低热量损失的分布式能源热电联产控制系统，其特征在于，所述第一处理模块包括：蒸汽管网压力控制器，用于根据所述最大蒸汽压力设定值和反馈的所述蒸汽管网的蒸汽压力计算所述蒸汽管网的蒸汽压力反馈控制分量；蒸汽管网总流量补偿器，用于计算所述蒸汽管网的蒸汽压力的第一前馈控制分量；余热锅炉蒸汽流量补偿器，用于计算所述蒸汽管网的蒸汽压力的第二前馈控制分量；第一计算器，用于根据所述蒸汽管网的蒸汽压力反馈控制分量、所述蒸汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强国，赵志渊，王志明，
申请(专利权)人：新智能源系统控制有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11