[發明專利]抽凝機組的冷電調度系統及調度方法

有效

• 申請號: 201110324024.9
• 申請日: 2011-10-23
• 公開（公告）號: CN102510077A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 龍虹毓;吳鍇;楊玉龍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;F25B29/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種對用戶制冷的機組聯合調度系統，其特征在于，包括：供給側設備、檢測及控制設備和多個用戶側設備；

供給側設備包括：用于發電和提供熱水的機組(A)以及熱水出口處安裝的集中式熱吸收式制冷機，以使機組能夠提供冷水；

每個用戶側設備包括：由上述機組發出的電力驅動的制冷裝置(108)；風機盤管(110)，由上述制冷機提供冷水制冷；非制冷耗電裝置；

檢測及控制設備包括：

遠程集中控制器，采集一段時間內的以下數據：所述機組的冷水出力量和發電出力電量；耗電總量；冷水的耗能量；每個用戶與熱源即上述機組之間的距離；

綜合調度控制裝置(115)，根據上述距離，計算下一時段由于減少冷水供應導致的風機盤管中的冷水供應不足的量，該供應不足的量用所述制冷裝置的制冷量來補充，即制冷裝置耗電制冷；由此計算下一時段包括制冷裝置在內的用電負荷耗電總量，對其求標準差，當該差最小時，達到了用電負荷的平準化，得到了機組的輸出電能、冷出力能量控制信號及制冷裝置用電量控制信號和制冷量信號；

遠程集中控制器根據機組的輸出電能、冷出力能量控制信號，控制機組的冷出力量和發電出力電量；并根據制冷裝置用電量控制信號和制冷量信號分別控制制冷裝置制冷量和關閉風機盤管量。

2.根據權利要求1所述的聯合調度系統，其特征在于：所述機組為燃煤抽汽凝汽式機組。

3.根據權利要求1所述的聯合調度系統，其特征在于：所述制冷裝置為空調器。

4.根據權利要求3所述的聯合調度系統，其特征在于：所述遠程集中控制器包括第一遠程控集中制器和第二遠程控集中制器，第一遠程集中控制器采集供給側設備的信息，第二遠程集中控制器采集用戶側設備的信息。

5.根據權利要求3所述的聯合調度系統，其特征在于：所述檢測和控制設備還包括：檢測所述耗電裝置耗電量的電表；控制所述制冷裝置的制冷量的遙控開關(117)；用于檢測所述風機盤管(110)冷水消耗的數據的消耗計量表(111)；控制風機盤管(110)的流水閥門遙控開關(116)；機組的控制執行裝置(118)。

6.根據權利要求4所述的一種聯合調度系統，其特征在于，所述綜合調度控制裝置(115)包括：

接收用戶非制冷耗電數據、用戶冷水消耗數據、用戶管道距離信息、燃煤抽汽凝汽式機組(A)的冷水水流流量、發電出力電量的第一數據接收單元(201)；

將接收到的所有數據進行解碼的數據解碼器單元(202)；

對解碼后的所有數據進行存儲的數據存儲器單元(203)；

生成調度控制信號的調度控制信號計算單元(204)；

將所述調度控制信號進行編碼的信號編碼器(205)；及

將編碼后的調度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器(1121)、第二遠程集中控制器(1122)的發送單元(206)。

7.根據上述權利要求任一項所述的一種聯合調度系統，其特征在于，所述機組的控制執行裝置(118)包括調度控制信號收發編碼存儲器(302)、驅動電路(303)及機械齒輪控制裝置(304)，所述調度控制信號經調度控制信號收發編碼存儲器解碼以后生成機組調度控制指令，經過驅動電路輸出的電力拖動信號觸發機械齒輪控制裝置，機械齒輪控制裝置再控制機組的燃煤進料閥門動作、采暖蒸汽抽汽閥門動作及發電蒸汽流量閥門動作。

8.根據權利要求7所述的一種聯合調度系統，其特征在于，綜合調度控制裝置(115)通過電力光纖(120)與云計算計算服務系統(917)連接，對采集的數據進行云計算。

9.根據權利要求8所述的一種聯合調度系統，其特征在于，第二遠程集中控制器包括依次連接的空調電表脈沖計數器、冷水流量脈沖計數器、編碼存儲器，及相互連接的控制信號接收解碼器和遙控信號發生器。

10.一種根據權利要求3-9任一項所述的聯合調度系統的控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

i.測量

(1)測量供給側：熱電聯產機組發電出力P_CHP(t)和冷出力H_CHP(t)；

(2)測量用戶側：(i＝0～N)；

a)0～N個用戶距機組的管道距離S_i；

以ΔT為采樣周期，采集0～T時間段內以下數據：

b)0～N個用戶以前各時段的耗電量功率P_i(t)；

c)0～N個用戶以前各時段的冷水消耗功率H_i(t)；

d)0～N個用戶以前各時段的空調的裝機容量

ii.計算

(1)計算所有用戶總的用電量

(2)根據(1)中計算出的各時段總用電量P_sum(t)和步驟i中采集的H_CHP(t)、P_CHP(t)，預測未來一段時間T～2T的電力負荷P_load(t)，熱電聯產機組發電出力P_CHP(t)和冷出力H_CHP(t)；

(3)用戶分組：計算每個用戶到機組的等效距離將相同的s_i的用戶分為同一組，計為第l組，l＝s_i，總計為L組，L為自然數，v為水流在管道中的流速，ΔT為單位調節時間即上述采樣周期；

(4)對(3)中分得的L組，分別求出：

H_load(l)＝∑H_i(t，l)；H_i(t，l)為第l組用戶i在t時刻的冷水消耗功率；

為第l組用戶i的空調的裝機容量；

iii.控制計算

(1)目標函數

Δp=Σt=T2T(pload(t)-p‾load)2T+1---(1)]]>

其中平準化后的等效負荷定義如下：

p_load(t)＝P_load(t)-(p_CHP(t)-P_CHP(t))+p_EHPs(t)????(2)

其中，p_load(t)是調節后的等效用電負荷功率，p_CHP(t)是調節后機組發電功率，p_EHPs(t)是t時所有用戶耗電功率；

等效電力負荷平均值，定義如下：

p‾load=Σt=T2Tpload(t)T+1---(3)]]>

(2)約束方程

a)冷負荷平衡方程

空調用電制冷代替機組冷水制冷量不足是方法的核心，如果Δh(t)表示第t時段機組制冷不足的功率，則，其表達式為：

Δh(t)＝|H_CHP(t)-h_CHP(t)|????(4)

其中，h_CHP(t)是調節后機組冷出力功率，H_CHP(t)是步驟ii中的預測值；

第t時段機組水流供給不足將由0～L用戶組的空調分別在t～t+L時段通過用電來補償，具體公式為：

Δh(t)=Σl=0LhEHP(t+l,l)(t+l≤T)---(5)]]>

h_EHP(t+l，l)為t+l時刻第l組用戶空調的制冷功率之和；h_EHP(t，l)為t時刻第l組用戶空調的制冷功率之和；

如果式中h_EHP(t，l)可以取0的話，一方面，某些時段并不是所有用戶組都參與補償；另一方面，如果超過了規定的總調度時間，水流供給不足仍未影響到處于遠端的用戶組，那么這些用戶組也將不參與補償；

b)抽氣凝氣式機組約束：

發電出力下限：

pCHPmin(t)=lCHPmin·hCHP(t)+nCHPmin---(6)]]>

發電出力上限：

pCHPmax(t)=lCHPmax·hCHP(t)+nCHPmax---(7)]]>

發電出力限制：

pCHPmin(t)<pCHP(t)≤pCHPmax(t)---(8)]]>

出力約束：

5≤hCHP(t)≤hCHPmax(t)---(9)]]>

其中是調節后機組冷出力的最大值；

其中為機組工況曲線參數，而為了避免機組供冷出力為0時，重啟耗時，特在公式(9)中限制了冷出力下限為5MW；同時為了保證機組依然能夠滿足原有區域電力負荷的需求，另外限制機組發電出力大于原計劃發電出力：

p_CHP(t)≥P_CHP????(10)

c)用戶側空調約束

熱電比約束：

h_EHP(t，l)＝COP·p_EHP(t，l)????(11)

出力上限：

0≤p_EHP(t，l)≤min(P_EHP(l)，H_load(l)/COP)????(12)

其中，COP分散式空調熱電比系數；

最后空調耗電制冷既可以補償水流制冷的不足，也可以增加電力低谷時段的負荷，因此，需要求出各時段所有用戶組的制冷耗電量之和：

pEHPs(t)=Σl=0LpEHP(t,l)---(13)]]>

其中p_EHP(t，l)是t時第l組用戶空調的耗電功率；

將步驟ii中預測的P_CHP(t)，H_CHP(t)；步驟ii中計算變量P_load(t)，H_load(l)，P_EHP(l)代入公式(1)～(13)中并進行聯合求解，在目標函數Δp為最小值時，求得優化后所得執行變量機組發電出力p_CHP(t)、機組冷出力h_CHP(t)、用戶不同時刻空調耗電量p_EHP(t，l)和制冷量h_EHP(t，l)；

iv.發送控制信號到供給和用戶執行動作

根據iii的優化后所得執行變量，將變量信號發送至供給側和用戶，執行具體動作，如下：

根據機組發電出力p_CHP(t)和冷出力h_CHP(t)信號，控制機組在未來調節時間內各時段的動作；

根據用戶不同時刻空調耗電量p_EHP(t，l)和制冷量h_EHP(t，l)，控制用戶側不同距離用戶使用空調的制冷量，以及關閉風機盤管量。