一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型制造技术

本发明专利技术属于电网运行与控制技术领域，涉及一种电网负荷模型，尤其涉及一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型。其提出的负荷模型，可以实现削峰填谷，对实现电网调度运行的经济性具有重要意义。包括：步骤1、考虑电储热锅炉中的电负荷、热负荷，电与热及热与热之间的转换，及储热罐的体积，流入和流出介质的流量、温度因素，建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型；步骤2、简化步骤1中可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型，建立用于电力系统分析计算用的可调节电储热锅炉的电网负荷模型。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型
本专利技术属于电网运行与控制
，涉及一种电网负荷模型，尤其涉及一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型。
技术介绍
新能源电动汽车的广泛使用，将使电网的负荷构成发生变化；以电代煤，大容量电力取暖和供热，使得常规负荷的构成和特性也发生了根本变化；加之大容量储能的应用，各种经济激励措施、电价措施的使用，负荷的外特性进一步发生变化。伴随而来的，是电网负荷的整体特性发生了较大的变化，负荷的随机性和弹性进一步加大，必须采取有效措施，充分挖掘负荷的可调节和可调度能力，实现配电网的协同调度。电力系统的负荷受到多种外界因素的影响，为且其自身具有随时间不断变化的特点，具有连续性、周期性和不可控制性等特点。因此，掌握用户的用电特点和行为习惯，可以有效的应用于系统的安全评估和运行规划中，对电力系统而言具有重大的意义。使能够使得电力的经济效益达到最大得同时，让用户更加充分的利用好每一度电能，使得资源得到最优化的利用。这不仅有利于电能的合理利用，同时，对环境和一次能源也是一种高效的利用。根据电力系统负荷的特点和性质，可以描述出电力系统的负荷特性曲线，不同行业的划分将导致不同的负荷特性曲线。电力系统的目标是连续的为众多用户提供优良可靠的电能，满足各种用户的用电需求。传统意义的负荷指的是电网(变电站)所担负的工作负荷。但对于用电客户而言，负荷指的是用户的所有用电设备在电网中连续消耗的功率的和。本设计提出的负荷模型，可以实现削峰填谷，符合电网运行需要的负荷特性，同时该负荷模型可用于电力系统分析的计算中，对实现电网调度运行的经济性具有重要意义。专利技术内容本专利技术就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型，其提出的负荷模型，可以实现削峰填谷，符合电网运行需要的负荷特性，同时该负荷模型可用于电力系统分析的计算中，对实现电网调度运行的经济性具有重要意义。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案，包括：步骤1、考虑电储热锅炉中的电负荷、热负荷，电与热及热与热之间的转换，及储热罐的体积，流入和流出介质的流量、温度因素，建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型；步骤2、简化步骤1中可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型，建立用于电力系统分析计算用的可调节电储热锅炉的电网负荷模型。作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤1中，包括：步骤1.1、计算电储热锅炉的储热罐的储热负荷；步骤1.2、根据储热罐的储热负荷，计算出储热罐的最大储热量；步骤1.3、根据步骤1.1中的储热负荷，结合储热罐注入热水的流量和流出热水的流量，计算出供热负荷，再根据供热输出时段与供热负荷的关系，计算出储热罐的供热功率。作为本专利技术的另一种优选方案，电储热锅炉为在电力低谷期间,以水为介质将电锅炉产生的热量储存在蓄热装置中,适时供应给用热设备的系统在用电高峰时段就可以不开或者少开电锅炉,从而减少高峰时段用电量,起到移峰填谷的作用；电储热锅炉为可调节电储热锅炉，该可调节电储热锅炉的电网负荷与介质比热、密度、体积等参数有关，其中介质高度可测，当量温度可控。电储热锅炉通过控制介质高度和当量温度，来调节电储热锅炉的电网负荷。作为本专利技术的另一种优选方案，在建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型中，计算储热罐的储热量，过程包括：根据热力学定律计算式有：Qt＝C×Mt×ΔT(1)其中：Q：代表储热罐储热负荷；C：代表储热介质的比热；M：代表储热介质的质量；ΔT：代表导致热负荷变化的温度差；t：代表某一时间段；储热介质的质量与储热罐的体积密切相关；假定储热罐为规则形状，若储热罐的底面积为S，在t时刻储热罐中水位液面高度为h，在t时刻储热罐中水的当量温度为Tt，参考温度为T0，则Mt＝ρ·S·h(2)ΔT＝Tt-T0(3)将(2)，(3)代入(1)中可得Qt＝C·ρ·S·h·ΔT(4)假定储热罐内水温度按梯度形式分布，从上至下传感器依次为Tt1、Tt2、Tt3、Ttn，则(4)式可变为整理后，得比较(4)式与(6)式，定义t时刻储热罐中水的当量温度则有：Qt＝C·ρ·S·h·ΔTt其中：Qt：代表储热罐储热负荷；C：代表储热介质的比热；ρ：代表储热介质的密度；S：代表储热罐的底面积S；h：代表在t时刻储热罐中水位液面高度为h；ΔTt：代表某一时间段导致热负荷变化的温度差。作为本专利技术的另一种优选方案，在建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型中，计算储热罐的最大储热量；由于储热罐中水的比热，密度，底面积在储热和供热过程中不变化，在储热罐中水位液面达到最大值，储热罐中计算水温达到最大值，过程包括：测得储热罐中水量盛满装置时水液面高度hmax；测得储热罐中水全部为热水且各层温度一致为最大值时的温度值Tmax，T0为参考温度；将数据导入如下公式中，得到最大储热量：Qmax＝C·ρ·S·hmax·(Tmax-T0)(8)作为本专利技术的另一种优选方案，在建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型中，计算储热罐的供热功率包括：根据功率与能量的计算式P·t＝Q(9)其中：P：储热罐的供热功率；t：储热罐的供热功率输出时段；Q：储热罐的供热负荷；储热罐在t时段的供热功率Pg(t)可由下式计算得到Pg(t)·Δt＝Qout(t)-Qin(t)(10)其中，Qout(t)、Qin(t)分别为储热罐在t时刻的流出热负荷和注入热负荷假定在t时刻储热罐注出口和流入口的流量分别为Gout(t)、Gin(t)，单位一般按Kg/h，水流速度分别为vin(t)、vout(t)，管直径分别为Din、Dout，则有根据热水流速与流量的关系式将(5)式分别代入(11)、(12)式，得到将(11)、(12)式代入(10)式，可得其中：Pg(t)：代表储热罐在t时段的供热功率；C：代表储热介质的比热；Gout(t)、Gin(t)：分别代表在t时刻储热罐流出口和注入口的流量，单位一般按Kg/h；Tout(t)：代表注入热负荷的温度；Tin(t)：代表流出热负荷的温度；T0：代表参考温度。作为本专利技术的另一种优选方案，步骤2中，简化可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型，建立用于电力系统分析计算用的可调节电储热锅炉的电网负荷模型，最终简化后的电网负荷模型为：储热罐储热量为：Qt＝C·ρ·S·h·ΔTt其中：Qt：代表储热罐储热负荷；C：代表储热介质的比热；ρ：代表储热介质的密度；S：代表储热罐的底面积S；h：代表在t时刻蓄热罐中水位液面高度为h；ΔTt：代表某一时间段导致热负荷变化的温度差；储热罐的最大储热量为；Qt＝C×Mt×ΔT其中：Qt：代表某一时间段储热罐储热负荷；C：代表储热介质的比热；Mt：代表某一时间段储热介质的质量；ΔT：代表导致热负荷变化的温度差；储热罐的供热功率为：其中：Pg(t)：代表储热罐在t时段的供热功率；C：代表储热介质的比热；Gout(t)、Gin(t)：分别代表在t时刻储热罐流出口和注入口的流量，单位一般按Kg/h；Tout(t)：代表注入热负荷的温度；Tin(t)：代表流出热负荷的温度；T0：代表参考温度。上述模型中，控制变量为储热罐的等值温度，储热罐注入口和流出口的流量，状态变量为储热罐的供热功率、供热负荷，供热温度由运行人员根据用户需求设定，储热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型，其特征在于，包括：步骤1、考虑电储热锅炉中的电负荷、热负荷，电与热及热与热之间的转换，及储热罐的体积，流入和流出介质的流量、温度因素，建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型；步骤2、简化步骤1中可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型，建立用于电力系统分析计算用的可调节电储热锅炉的电网负荷模型。

【技术特征摘要】
1.一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型，其特征在于，包括：步骤1、考虑电储热锅炉中的电负荷、热负荷，电与热及热与热之间的转换，及储热罐的体积，流入和流出介质的流量、温度因素，建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型；步骤2、简化步骤1中可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型，建立用于电力系统分析计算用的可调节电储热锅炉的电网负荷模型。2.根据权利要求1所述的一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型，其特征在于：所述步骤1中，包括：步骤1.1、计算电储热锅炉的储热罐的储热负荷；步骤1.2、根据储热罐的储热负荷，计算出储热罐的最大储热量；步骤1.3、根据步骤1.1中的储热负荷，结合储热罐注入热水的流量和流出热水的流量，计算出供热负荷，再根据供热输出时段与供热负荷的关系，计算出储热罐的供热功率。3.根据权利要求2所述的一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型，其特征在于：在建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型中，计算储热罐的储热量，过程包括：根据热力学定律计算式有：Qt＝C×Mt×ΔT(1)其中：Q：代表储热罐储热负荷；C：代表储热介质的比热；M：代表储热介质的质量；ΔT：代表导致热负荷变化的温度差；t：代表某一时间段；储热介质的质量与储热罐的体积密切相关；假定储热罐为规则形状，若储热罐的底面积为S，在t时刻储热罐中水位液面高度为h，在t时刻储热罐中水的当量温度为Tt，参考温度为T0，则Mt＝ρ·S·h(2)ΔT＝Tt-T0(3)将(2)，(3)代入(1)中可得Qt＝C·ρ·S·h·ΔT(4)假定储热罐内水温度按梯度形式分布，从上至下传感器依次为Tt1、Tt2、Tt3、Ttn，则(4)式可变为整理后，得比较(4)式与(6)式，定义t时刻储热罐中水的当量温度则有：Qt＝C·ρ·S·h·ΔTt其中：Qt：代表储热罐储热负荷；C：代表储热介质的比热；ρ：代表储热介质的密度；S：代表储热罐的底面积S；h：代表在t时刻储热罐中水位液面高度为h；ΔTt：代表某一时间段导致热负荷变化的温度差。4.根据权利要求2所述的一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型，其特征在于：在建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型中，计算储热罐的最大储热量；由于储热罐中水的比热，密度，底面积在储热和供热过程中不变化，在储热罐中水位液面达到最大值，储热罐中计算水温达到最大值，过程包括：测得储热罐中水量盛满装置时水液面高度hmax；测得储热罐中水全部为热水且各层温度一致为最大值时的温度值Tmax，T0为参考温度；将数据导入如下公式中，得到最大储热量：Qmax＝C·ρ·S·hmax·(Tmax-T0)(8)。5.根据权利要求1所述的一种可调节电储热锅炉的电网负荷模型，其特征在于：在建立可调节电储热锅炉的详细能量转换数学模型中，计算储热罐的供热功率包括：根据功率与能量的计算式P·t＝Q(9)其中：P：储热罐的供热功率；t：储热罐的供热功率输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：何金松，叶鹏，赵叙龙，安宁，崔成双，顾盈之，赵思雯，姚天昊，牛潇，
申请(专利权)人：沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21