一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统及调控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统及调控方法，该联合供热系统包括：集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统、室温设定及测量系统、联合供热协同控制系统，所述联合供热协同控制系统用于结合天气条件、室温设定条件，优化设定热水集中供热的供水水温，由低温热水集中供热设备系统将集中供热系统的供暖标准温度由原来的≥t

【技术实现步骤摘要】
一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统及调控方法
本专利技术属于城镇居民清洁低碳供暖领域，涉及一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统及调控方法。
技术介绍
供热系统是北方城市的重要基础设施，是城市能源系统的重要子系统。目前，我国城市集中供热系统热源主要为热电厂、燃气尖峰锅炉等，生产过程中会产生SO2、NOX、烟尘等大气污染物。近年来，我国北方地区严重的冬季雾霾问题备受社会舆论关注，供暖与雾霾的相关性备受争议。为提高供热生产的清洁性，我国北方有条件的城市正在积极探索电取暖、工业余热供暖、生物质能、风能、太阳能、地热等清洁供暖方式。但是现阶段清洁能源供热仍处于起步阶段，城市供热仍然主要依靠于把燃煤热电厂、燃气尖峰锅炉作为主要热源的集中供热系统。同时，随着集中供热系统规模的不断扩大，热网的水力平衡调节越来越困难，供需不匹配、近热远冷、过量供热的现象普遍存在，据统计，我国北方地区部分城市的时间分布上过量供热损失，普遍在10％～20％之间，这不仅增加了供暖能耗，也影响了供暖品质。基于此，本专利技术提出了一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统及调控方法，采用集中调控的方法，由集中供热热水带保障性基础负荷，电采暖承担尖峰负荷、个性化需求负荷。通过两种供热方式的互补可以满足用户供暖需求，一方面集中供热水温的降低可以减少燃料消耗，达到节能环保的目的，另一方面由于电供暖可以在供暖需求发生变化时及时做出快速和灵活的响应，可以大幅度降低对热网水力平衡的调控要求，尤其是远端用户。
技术实现思路
为了解决集中供热系统水力平衡调节困难、供需不匹配、近热远冷、过量供热等问题，进一步提高供暖品质，本专利技术提供了一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统及调控方法，在解决这些问题的同时，集中供热水温的降低还可以减少燃料消耗，达到节能环保的目的。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统及调控方法，包括：联合供热协同控制系统、集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统、室温设定及测量系统。其中，所述集中控制分户电供暖设备系统包括安装于各楼宇中各热用户室内的智能电供暖装置；所述低温热水集中供热设备系统包括热力公司原有集中式供热系统及安装于用户集中供热管道进出口的水温传感器，用于监测集中供暖进出口水温；所述室温设定及测量系统包括安装于各用户室内用于实时监测室温的温度传感器以及安装于各用户移动端的室温设定APP，所述APP用于接受用户设定室温需求并反馈当前室温；所述的室温设定及测量系统、集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统、联合供热协同控制系统通过网络相连实现温度、运行数据信息的传递；所述的联合供热协同控制系统用于结合天气条件、室温设定条件、当前室温、智能电供暖装置及水温传感器的数据信息，对低温热水集中供热设备系统的供水水温进行实时控制，并对各用户的智能电供暖装置的补充加热行为进行集中控制。进一步的，所述联合供热协同控制系统包括数据接收统计模块、数据存储模块、数据分析决策模块和执行命令模块，所述数据接收统计模块用于接收低温热水集中供热设备系统的运行信息、集中控制分户电供暖设备系统的运行信息、室温设定及测量系统上传的用户室温设定需求信息及实时室温，并将数据统计处理后传输至数据分析决策模块和数据存储模块，所述数据分析决策模块对接收的数据进行分析并根据分户电采暖与热水集中供热互补的协同调控方法获得低温热水的供水温度策略和分户电供暖的控制策略，并将相应策略传输至执行命令模块，所述执行命令模块连接集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统，实时执行低温热水的供水温度策略和分户电供暖的控制策略；所述供热互补协同调控方法是将集中供热系统的供暖标准温度由原来的≥t0适当下调至≥t'0，以低温热水集中供热设备系统提供保障性基础供热服务，同时再由集中控制分户电供暖设备系统对热用户进行按需补充加热。进一步的，所述集中控制分户电供暖设备系统还包括命令接受模块、信息存储模块、命令执行模块、高温示警模块、信息传递模块，所述命令接受模块与联合供热协同控制系统的执行命令模块相连，用于接收分户电供暖控制策略，并传输至命令执行模块，所述命令执行模块按分户电供暖控制策略实时调整智能电供暖装置的运行功率，所述高温示警模块连接智能电供暖装置，可在智能电供暖装置运行温度超过安全运行温度Tmax时发出警告信息，并紧急关掉智能电供暖装置，所述信息存储模块与智能电供暖装置和信息传递模块均相连，所述信息传递模块连接联合供热协同控制系统用于实时上传集中控制分户电供暖设备系统的运行信息，所述智能电供暖装置包括微型智能控制中心、电取暖器和电表，微型智能控制中心接收命令执行模块的指令并控制电取暖器，所述电表用于单独计量智能电供暖装置所用电量。又一方面，本专利技术还提供了一种电采暖与热水集中供热互补的调控方法，包括以下步骤：步骤S1，获取天气数据、室温数据、用户需求室温设定数据、低温热水集中供热设备系统运行数据及集中控制分户电供暖设备系统运行数据；步骤S2，获取电力系统当前时段各区域用电负荷数据，确定各区域电网线路容量，再结合集中控制分户电供暖设备运行数据，进而得出集中控制分户电采暖系统供暖能力；步骤S3，结合天气条件、室温设定条件，考虑热水热能成本与电价，以经济成本最低为目标函数，在不超过集中控制分户电采暖系统供暖能力的情况下，优化设定低温热水集中供热系统的供水水温，并对各用户的电加热器的补充加热行为进行集中控制；步骤S4，当天气条件或室外温度发生变化时，所需电供暖负荷已超出集中控制分户电采暖系统供暖能力，返回步骤S1，联合供热协同控制系统重新制定控制策略。进一步的，所述联合供热协同控制系统的控制策略满足能量平衡方程：Qi＝Qe,i+Qh,i，i＝[1,2,...,m]式中，Qi为供暖设计热负荷；Qe,i为分户电供暖设计负荷；Qh,i为低温热水集中供热设计负荷。其中，i表示第i个热用户，m为热用户总数。低温热水集中供热设备系统开始运作，将集中供热系统的供暖标准温度由原来的≥t0降低为≥t'0，此时分户电供暖尚未启动，Qe,i＝0，按照体积热指标法计算，则：Qi＝Qh,i＝qv,iVi(t'0-tw)式中，Qh,i为供暖标准温度为t'0时的低温热水集中供热设计热负荷；qv,i为建筑物的供暖体积热指标，qv,i与建筑物围护结构的构成及形体、用途及内部得热大小等因素有关，可通过统计归纳得到；Vi为建筑物的外围体积；t'0为供暖室内标准设计温度；tw为供暖室外计算温度。由于低温热水集中供热设备系统内部存在明显的水力损失和热力损失，经常出现供需波动或供热不足的问题，导致部分热用户实际获得的低温热水集中供热负荷Q'h,i＜Qh,i，为保证用户供暖设计热负荷不变，此时分户电供暖设备启动，并逐渐增大热负荷，直至在室外计算温度tw下，用户室内供暖标准温度达到t'0，此时热用户所需供暖热负荷满足：Qi＝Qe,i+Q'h,i＝qv,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统，其特征在于，包括：集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统、室温设定及测量系统、联合供热协同控制系统；/n所述集中控制分户电供暖设备系统包括安装于各楼宇中各热用户室内的智能电供暖装置；/n所述低温热水集中供热设备系统包括热力公司原有集中式供热系统及安装于用户集中供热管道进出口的水温传感器，用于监测集中供暖进出口水温；/n所述室温设定及测量系统包括安装于各用户室内用于实时监测室温的温度传感器以及安装于各用户移动端的室温设定APP，所述APP用于接受用户设定室温需求并反馈当前室温；/n所述的室温设定及测量系统、集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统、联合供热协同控制系统通过网络相连实现温度、运行数据信息的传递；所述的联合供热协同控制系统用于结合天气条件、室温设定条件、当前室温、智能电供暖装置及水温传感器的数据信息，对低温热水集中供热设备系统的供水水温进行实时控制，并对各用户的智能电供暖装置的补充加热行为进行集中控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统，其特征在于，包括：集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统、室温设定及测量系统、联合供热协同控制系统；
所述集中控制分户电供暖设备系统包括安装于各楼宇中各热用户室内的智能电供暖装置；
所述低温热水集中供热设备系统包括热力公司原有集中式供热系统及安装于用户集中供热管道进出口的水温传感器，用于监测集中供暖进出口水温；
所述室温设定及测量系统包括安装于各用户室内用于实时监测室温的温度传感器以及安装于各用户移动端的室温设定APP，所述APP用于接受用户设定室温需求并反馈当前室温；
所述的室温设定及测量系统、集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统、联合供热协同控制系统通过网络相连实现温度、运行数据信息的传递；所述的联合供热协同控制系统用于结合天气条件、室温设定条件、当前室温、智能电供暖装置及水温传感器的数据信息，对低温热水集中供热设备系统的供水水温进行实时控制，并对各用户的智能电供暖装置的补充加热行为进行集中控制。


2.根据权利要求1所述的一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统，其特征在于，所述联合供热协同控制系统包括数据接收统计模块、数据存储模块、数据分析决策模块和执行命令模块，所述数据接收统计模块用于接收低温热水集中供热设备系统的运行信息、集中控制分户电供暖设备系统的运行信息、室温设定及测量系统上传的用户室温设定需求信息及实时室温，并将数据统计处理后传输至数据分析决策模块和数据存储模块，所述数据分析决策模块对接收的数据进行分析并根据分户电采暖与热水集中供热互补的协同调控方法获得低温热水的供水温度策略和分户电供暖的控制策略，并将相应策略传输至执行命令模块，所述执行命令模块连接集中控制分户电供暖设备系统、低温热水集中供热设备系统，实时执行低温热水的供水温度策略和分户电供暖的控制策略；所述供热互补协同调控方法是将集中供热系统的供暖标准温度由原来的≥t0进行下调至≥t'0，以低温热水集中供热设备系统提供保障性基础供热服务，再由集中控制分户电供暖设备系统对热用户进行补充加热以满足用户供热需求。


3.根据权利要求2所述的一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统，其特征在于，所述集中控制分户电供暖设备系统还包括命令接受模块、信息存储模块、命令执行模块、高温示警模块、信息传递模块，所述命令接受模块与联合供热协同控制系统的执行命令模块相连，用于接收分户电供暖控制策略，并传输至命令执行模块，所述命令执行模块按分户电供暖控制策略实时调整智能电供暖装置的运行功率，所述高温示警模块连接智能电供暖装置，在智能电供暖装置运行温度超过安全运行温度Tmax时发出警告信息，并紧急关掉智能电供暖装置，所述信息存储模块与智能电供暖装置和信息传递模块均相连，所述信息传递模块连接联合供热协同控制系统用于实时上传集中控制分户电供暖设备系统的运行信息，所述智能电供暖装置包括微型智能控制中心、电取暖器和电表，微型智能控制中心接收命令执行模块的指令并控制电取暖器，所述电表用于单独计量智能电供暖装置所用电量。


4.根据权利要求2所述的一种电采暖与热水供热互补的联合供热系统，其特征在于，所述的数据分析决策模块对接收的数据进行分析并...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟崴，张浩然，林小杰，周懿，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33