计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度系统及方法，该方法包括：通过电力电缆网连接的热电联产机组和光伏发电机组；与热电联产机组连接的用户耗热单元；用于源端储热的储能装置；分别用于控制管理热电联产机组、光伏发电机组的第一远程集中控制器和第二远程集中控制器；用于控制管理用户耗热单元的第三远程集中控制器。本发明专利技术将用户负荷差异性考虑至调度系统，根据不用条件的用户进行不同调度控制，提高了系统控制精度，充分考虑建筑热惯性挖掘用户负荷差异性及所能提供的潜在电力调节能力，提高热电联产的灵活性，提高可再生能源的消纳能力，降低供热能耗。

【技术实现步骤摘要】
计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度系统和方法
本专利技术涉及电力系统分析
，具体涉及一种计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度方法和系统。
技术介绍
随着经济的飞速发展和一次能源日益枯竭，以及环境污染问题的日益突出，绿色可再生能源越来越受到各国的关注。我国风电的装机容量和并网规模逐年增大，但同时也面临着严重的弃风现象。有相关研究表明，我国三北地区多风期与供暖高峰期相重合，热电厂在供暖期因供暖而导致系统调峰能力急剧下降是导致弃风的一个主要原因。传统的“以热定电”运行模式限制了热电联产机组的电出力调节范围，使系统的调峰能力下降，进而降低了系统对风电资源的接纳能力，造成大量弃风；同时，现有调峰系统忽略基于建筑热惯性触发，不同用户负荷差异性所能提供的潜在电力调节能力，进而提高热电联产的灵活性及可再生能源的消纳能力的问题。有鉴于此，亟需提供一种计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度方法和系统。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供了一种计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度系统，包括：通过电力电缆网连接的热电联产机组和光伏发电机组；通过集中热网与热电联产机组连接的用户耗热单元；用于源端储热的储能装置；用户耗热单元包括串接的散热器遥控开关，热水式采暖散热器，及用于检测热水式采暖散热器的热水消耗量的热水消耗计量表；分别用于控制管理热电联产机组、光伏发电机组的第一远程集中控制器和第二远程集中控制器；用于控制管理用户耗热单元的第三远程集中控制器；第一远程集中控制器、第二远程集中控制器、第三远程集中控制器、移动终端均与综合调度控制装置无线通信连接；第一远程集中控制器采集热电联产机组的热电产能信息与储能装置的进出热量并传给综合调度控制装置；第二远程集中控制器采集光伏发电机组的发电信息并传递给综合调度控制装置；第三远程集中控制器采集各用户非采暖用电量、热水消耗计量表检测的热水流入量，用户位置、数量，各用户室内、外温度，并将以上信息分别传送给综合调度控制装置；综合调度控制装置接收终端用户的位置、数量、室内、外温度、遥控开关状态等信息，通过通信电缆与计算机服务系统连接传输，计算机服务系统根据用户建筑的热传递系数及接收的信息进行计算，确定调度控制信号分别传送给第一远程集中控制器与第三远程集中控制器；第一远程集中控制器根据调度控制信号控制热电联产机组的发电量和供热量及储能装置的热量蓄放；第三远程集中控制器根据调度控制信号分别驱动散热器遥控开关。在上述系统中，所述综合调度控制装置通过无线通信实时定位移动终端位置状态，采集用户是否在室内的状态；用户通过移动终端设定分别人在室内时目标温度与人不在室内时的温度阀值，用户可接受的室内温度波动值。在上述系统中，所述计算机服务系统对用户室内温度变化计算过程如下：当供热系统关闭时，用户的室温的变化速率dT与室内外温差ΔT成正比，则可得以下方程：式中，Tin(t)为室内温度随时间的变化函数，Tout为室外温度，K为建筑热传递系数；当供热系统关闭时室内的初始温度为Tin(0)，室外温度为Tout时，可得到室内温度随时间t的变化模型：解得：Tin(t)＝(Tin(0)-Tout)*e-K*t+Tout(4)由此可得出室内在没有供热的情况下到温度从T(0)下降到Tset所需要的时间t为：根据实际情况，Tset可以为用户离开室内后的基准温度，具体计算如下式：Tset＝Tset,0-TΔ(6)式中，TΔ为用户可接受的室内温度波动值，Tset,0为用户设定的基准温度。本实施例中，热传递系数K的获取方法及其参数修正如下：用户建筑的热传递系数K计算方法如下：Kn＝K(n-1)+(K(n-1)-K′(n-1))(7)K＝Kn(8)式中，K(n-1)为第(n-1)调度时用户的热传递系数，K′(n-1)为通过第(n-1)次调度采集的数据计算得到，公式如下：式中，位用户第(n-1)次参与调度时的室外温度，为用户第(n-1)次参与调度时室内的温度，为用户第(n-1)次参与调度时可接受的最高温度，t′(n-1)为用户第(n-1)参与调度时室内温度由下降到所用的时间实测值。在上述系统中，所述综合调度控制装置具体控制信号生成过程如下：A1、综合调度控制装置(1124)接收各控制器采集的变量；A2、预测下个n×T时间段的热电联产机组和光伏发电机组发电总出力，并根据历史数据预测下个n×T时间段用户i对应的基准温度；A3、以光伏发电机组发电总出力最大为目标建立调度模型；A4、根据步骤A3运算结果，综合调度控制装置生成调控信号并发送至对应的控制器进行热电调节。本专利技术还提供了一种基于上述所述系统的计及用户差异性的热电协同调度系统，包括以下步骤：S1、综合调度控制系统接收各控制器采集的变量，包括：采集热电联产机组在n×T时间段的发电出力和供热出力采集储能装置的蓄放出力hTS(t)，各光伏发电机组在n×T时间段的发电出力采集n×T时间段内0～N用户中任意用户i的温度波动幅度室内温度室外温度当前时刻基准温度Tset,0、供热能耗hi(t)，并发送到综合调度控制系统；S2、预测下个n×T时间段的热电联产机组和光伏发电机组发电总出力，并根据历史数据预测下个n×T时间段用户i对应的基准温度；S3、以光伏发电机组发电总出力最大为目标建立调度模型；S4、根据步骤S3运算结果，综合调度控制系统生成调控信号并发送至对应的控制器进行热电调节。在上述方法中，所述步骤S2具体包括以下步骤：(1)光伏发电机组在n×T时间段的总出力为：根据利用统计分析方法，预测下个n×T时间段的光伏发电总出力(2)热电联产机组在n×T时间段的总发电出力为:热电联产在n×T时间段的总发电出力为:预测出下个n×T时间段的发电出力供热出力和蓄能装置出力hTS(t)；根据历史大数据预测用户下个n×T时间段的用户是否在室内的状态，推算对应的基准温度Tset,0。在上述方法中，所述步骤S3具体包括：(1)目标函数：其中为调节后的等效光伏发电总出力；式中，为预测的电力需求的总功率，为调节后的纯凝式火电机组的总发电出力；(2)约束条件：①热负荷负荷平衡约束：其中，对于用户i需要维持现状的供热能耗：对于用户i需要或根据调峰要求计划升温的供热能耗：式中，为该用户的供热系统的最大允许出力；对于用户i需要或根据调峰要求计划降温：②光伏出力约束：③热电联产约束包括：发电出力下限：发电出力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度系统，其特征在于，包括：/n通过电力电缆网(201)连接的热电联产机组(A)和光伏发电机组(B)；/n通过集中热网(101)与热电联产机组(A)连接的用户耗热单元(G)；/n用于源端储热的储能装置(C)；/n用户耗热单元(G)包括串接的散热器遥控开关(102)，热水式采暖散热器(103)，及用于检测热水式采暖散热器(103)的热水消耗量的热水消耗计量表(104)；/n分别用于控制管理热电联产机组(A)、光伏发电机组(B)的第一远程集中控制器(1121)和第二远程集中控制器(1122)；/n用于控制管理用户耗热单元(G)的第三远程集中控制器(1123)；/n第一远程集中控制器(1121)、第二远程集中控制器(1122)、第三远程集中控制器(1123)、移动终端均与综合调度控制装置(1124)无线通信连接；/n第一远程集中控制器(1121)采集热电联产机组(A)的热电产能信息与储能装置(C)的进出热量并传给综合调度控制装置(1124)；第二远程集中控制器(1122)采集光伏发电机组(B)的发电信息并传递给综合调度控制装置(1124)；第三远程集中控制器(1123)采集各用户非采暖用电量、热水消耗计量表(104)检测的热水流入量，用户位置、数量，各用户室内、外温度，并将以上信息分别传送给综合调度控制装置(1124)；/n综合调度控制装置(1124)接收终端用户的位置、数量、室内、外温度、遥控开关状态等信息，通过通信电缆与计算机服务系统(1125)连接传输，计算机服务系统(1125)根据用户建筑的热传递系数及接收的信息进行计算，确定调度控制信号分别传送给第一远程集中控制器(1121)与第三远程集中控制器(1123)；第一远程集中控制器(1121)根据调度控制信号控制热电联产机组(A)的发电量和供热量及储能装置(C)的热量蓄放；第三远程集中控制器(1123)根据调度控制信号分别驱动散热器遥控开关(102)。/n...

【技术特征摘要】
1.计及用户差异性与建筑热惯性的热电协同调度系统，其特征在于，包括：
通过电力电缆网(201)连接的热电联产机组(A)和光伏发电机组(B)；
通过集中热网(101)与热电联产机组(A)连接的用户耗热单元(G)；
用于源端储热的储能装置(C)；
用户耗热单元(G)包括串接的散热器遥控开关(102)，热水式采暖散热器(103)，及用于检测热水式采暖散热器(103)的热水消耗量的热水消耗计量表(104)；
分别用于控制管理热电联产机组(A)、光伏发电机组(B)的第一远程集中控制器(1121)和第二远程集中控制器(1122)；
用于控制管理用户耗热单元(G)的第三远程集中控制器(1123)；
第一远程集中控制器(1121)、第二远程集中控制器(1122)、第三远程集中控制器(1123)、移动终端均与综合调度控制装置(1124)无线通信连接；
第一远程集中控制器(1121)采集热电联产机组(A)的热电产能信息与储能装置(C)的进出热量并传给综合调度控制装置(1124)；第二远程集中控制器(1122)采集光伏发电机组(B)的发电信息并传递给综合调度控制装置(1124)；第三远程集中控制器(1123)采集各用户非采暖用电量、热水消耗计量表(104)检测的热水流入量，用户位置、数量，各用户室内、外温度，并将以上信息分别传送给综合调度控制装置(1124)；
综合调度控制装置(1124)接收终端用户的位置、数量、室内、外温度、遥控开关状态等信息，通过通信电缆与计算机服务系统(1125)连接传输，计算机服务系统(1125)根据用户建筑的热传递系数及接收的信息进行计算，确定调度控制信号分别传送给第一远程集中控制器(1121)与第三远程集中控制器(1123)；第一远程集中控制器(1121)根据调度控制信号控制热电联产机组(A)的发电量和供热量及储能装置(C)的热量蓄放；第三远程集中控制器(1123)根据调度控制信号分别驱动散热器遥控开关(102)。


2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述综合调度控制装置(1124)通过无线通信实时定位移动终端位置状态，采集用户是否在室内的状态；
用户通过移动终端设定分别人在室内时目标温度与人不在室内时的温度阀值，用户可接受的室内温度波动值。


3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机服务系统对用户室内温度变化计算过程如下：
当供热系统关闭时，用户的室温的变化速率dT与室内外温差ΔT成正比，则可得以下方程：






式中，Tin(t)为室内温度随时间的变化函数，Tout为室外温度，K为建筑热传递系数；
当供热系统关闭时室内的初始温度为Tin(0)，室外温度为Tout时，可得到室内温度随时间t的变化模型：



解得：
Tin(t)＝(Tin(0)-Tout)*e-K*t+Tout(4)
由此可得出室内在没有供热的情况下到温度从T(0)下降到Tset所需要的时间t为：



根据实际情况，Tset可以为用户离开室内后的基准温度，具体计算如下式：
Tset＝Tset,0-TΔ(6)
式中，TΔ为用户可接受的室内温度波动值，Tset,0为用户设定的基准温度。
本实施例中，热传递系数K的获取方法及其参数修正如下：
用户建筑的热传递系数K计算方法如下：
Kn＝K(n-1)+(K(n-1)-K′(n-1))(7)
K＝Kn(8)
式中，K(n-1)为第(n-1)调度时用户的热传递系数，K′(n-1)为通过第(n-1)次调度采集的数据计算得到，公式如下：



式中，位用户第(n-1)次参与调度时的室外温度，为用户第(n-1)次参与调度时室内的温度，为用户第(n-1)次参与调度时可接受的最高温度，t′(n-1)为用户第(n-1)参与调度时室内温度由下降到所用的时间实测值。


4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述综合调度控制装置具体控制信号生成过程如下：
A1、综合调度控制装置(1124)接收各控制器采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩霞，袁伟，李琼慧，邵宝珠，雷雪姣，时智勇，苏蠡，叶小宁，李梓仟，王勇，黄碧斌，谢国辉，胡静，冯凯辉，李娜娜，洪博文，闫湖，陈宁，佟永吉，周桂平，
申请(专利权)人：国网能源研究院有限公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，国网辽宁省电力有限公司，沈阳电能建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11