[發明專利]一種燃氣內燃機冷熱電三聯供系統優化運行方法

有效

• 申請號: 201310371489.9
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103439941A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 農靜;李慶生;皮顯松;張裕;鄧樸;朱守真;李金霞;鄭競宏;沈欣煒
• 申請（專利權）人: 貴州電網公司電網規劃研究中心;清華大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 吳無懼

技術領域

本發明屬于電力系統分布式發電系統經濟運行領域，尤其涉及一種燃氣內燃機冷熱電三聯供系統優化運行方法。?

背景技術

冷熱電三聯供（Combined?Cooling?Heating?and?Power，CCHP），是指以天然氣為主要燃料帶動燃氣輪機、微燃機或內燃機發電機等燃氣發電設備運行，產生的電力供應用戶的電力需求，系統發電后排出的余熱通過余熱回收利用設備(余熱鍋爐或者余熱直燃機等)向用戶供熱、供冷。CCHP?的發展已經有30多年的歷史。隨著供電、供熱和制冷設備的單元技術和集成運行技術的不斷進步，CCHP已經在許多領域得到了推廣。?

CCHP系統的燃氣動力發電設備種類很多，包括傳統的小型燃氣輪機、燃氣內燃機、微型燃氣輪機、斯特林發動機(即外燃機)以及燃料電池等，目前應用最為廣泛的是燃氣輪機與燃氣內燃機兩大類主機。關于燃氣輪機CCHP系統的優化運行已有較多的研究，而燃氣內燃機熱電輸出特性受負荷率、環境溫度影響的方式，以及其余熱回收利用方式，都與燃氣輪機有所不同，因此造成二者構成的CCHP系統的優化運行模型有所不同。?

CCHP系統通常有上網發電和并網不上網兩種運行模式。上網發電模式是指CCHP多發出的電能可以反送給電網，相當于向電網售電，而并網不上網運行模式是指CCHP系統發電功率永遠小于或等于用電負荷，CCHP系統不向電網反送電。考慮到目前很多CCHP系統都只能運行在并網不上網的模式，因此本發明針對的是并網不上網的燃氣內燃機CCHP系統。?

同時，目前已有的很多關于CCHP的系統優化運行方法都沒有考慮聯供系統與電空調之間的配合問題，而將電空調與聯供系統配合使用，可以有效提高能源利用效率，獲得較大的經濟收益。但是二者之間的相互影響會對系統運行方案造成影響。如果僅考慮聯供系統，則在并網不上網的情況下，由于多余電力不能上網，因此往往采用以電定熱（冷）運行模式，即根據電負荷確定內燃機出力，如果聯供系統制冷/熱量不足則由天然氣直燃補足，如果冷/熱量多余，則直接排放到外部環境。而當同時考慮聯供系統與電空調時，系統優化運行模式不再是簡單的以電定熱或以電定冷或者以熱定電或以冷定電模式。由于聯供系統與電空調共同承擔系統的電、冷、熱負荷，所以冷/熱負荷一定時，聯供系統的制冷/熱量制約著電空調的制冷/熱量，同時，聯供系統的冷/熱量由內燃機的可利用余熱來產生，控制內燃機的出力可間接控制可利用余熱量，但是在并網不上網的情況下，由于多余電量不能上網，因此內燃機的出力還受到系統電負荷的限制，從而限制聯供系統的制冷/熱量，進而影響電空調的制冷/熱量，而電空調制冷/熱量的不同又會造成系統總的電負荷變化，從而影響著內燃機的出力及外購電量的變化。?

發明內容

本發明要解決的技術問題：?提供一種燃氣內燃機冷熱電三聯供系統優化運行方法，以解決現有CCHP的系統優化運行方法沒有考慮聯供系統與電空調之間的配合問題，而將電空調與聯供系統配合使用存在的二者之間的相互影響會系統運行方案造成影響等問題；以解決現有技術CCHP系統優化僅僅簡單的以電定熱、以電定冷、以熱定電或以冷定電模式存在的各種缺陷。?

本發明技術方案：?

一種燃氣內燃機冷熱電三聯供系統優化運行方法，它包括下述步驟：

步驟1、根據冷熱電三聯供系統負荷預測確定系統總的電、冷熱負荷需求；

步驟2、基于運行成本，以冷熱電三聯供系統運行費用最低建立優化運行目標；

步驟3、分析冷熱電三聯供系統及相關電空調的運行特性，以供電量、供冷量和熱量平衡作為等式約束，以內燃機出力上下限、設備制冷和熱量上下限、聯絡線功率交換限值作為不等式約束，從而構成冷熱電三聯供系統經濟運行優化模型；

步驟4、采用路徑跟蹤內點法求解該優化模型，得到冷熱電三聯供系統優化運行方案。

步驟2所述的優化運行目標，其目標函數為：???，式中Pgrid為冷熱電三聯供系統CCHP并網聯絡線的交換功率，單位為kW，Pgrid>0表示CCHP系統從大電網購電，Pgrid<0表示CCHP系統向大電網反送電；cg為電價，單位為元/kWh，在Pgrid>0時為購電價格，在Pgrid<0時為上網電價；Vfue1為單位時間內的燃氣耗氣量，單位為m3/h，Vfuel=3.6×Qfuel/LHV，其中Qfuel為燃氣熱能，單位為kW，LHV為低位燃料熱值，單位為MJ/?Nm3；cf為燃氣價格，單位為元/Nm3；t單位為小時。?

步驟3中所述的供電量等式約束為：??，?