[發(fā)明專利]一種熱電聯(lián)產系統(tǒng)中的電熱解耦系統(tǒng)及其控制方法

有效

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• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN106593771B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 劉興宇;高白羽;姜立兵;王彤;劉屹濱;張宏宇;寧遼逸;邢作霞;康愛國;郭立立
• 申請（專利權）人: 國網遼寧省電力有限公司;沈陽蘭灝科技有限公司
• 主分類號: F03D9/18
• 分類號: F03D9/18;G05B13/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

一種熱電聯(lián)產系統(tǒng)中的電熱解耦系統(tǒng)，包括燃氣發(fā)電機、熱電機組、風力發(fā)電裝置、儲熱裝置、電熱轉換裝置、電負荷和熱負荷。燃氣發(fā)電機與電負荷連接；風力發(fā)電裝置和熱電機組均經電熱轉換裝置與儲熱裝置連接；熱電機組分別連接至電負荷、熱負荷和儲熱裝置；儲熱裝置與熱負荷連接。方法包括確定熱電負荷的需求量、購入的風電單價、燃料單價、售電價和售熱價；確定單位燃料產生的電量和熱量及單位電量通過電熱轉換產生的熱量；求解出熱電機組、儲熱裝置、燃氣發(fā)電機的功率，風力發(fā)電裝置與儲熱裝置、熱電機組與儲熱裝置的交互功率；若熱電負荷出現(xiàn)波動，由儲熱裝置和燃氣發(fā)電機做調節(jié)。本發(fā)明解耦了以熱定電運行方式，并解決風電消納的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于熱電聯(lián)產熱電解耦調控技術領域，主要涉及一種熱電聯(lián)產系統(tǒng)中的電熱解耦系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術

我國北方地區(qū)發(fā)電單元結構較為單一，以火電機組為主，其中熱電機組占有相當大的比例，也是作為主要的供熱熱源。東北地區(qū)老舊熱電機組因調峰能力不足等原因面臨著改造，熱電機組自身“以熱定電”的運行方式因優(yōu)先考慮熱負荷的需求，從而使得對電負荷需求提供的電能會過少或過多，熱電耦合關系嚴重制約了熱電機組的調峰能力，造成電網波動。

傳統(tǒng)的熱電機組可分為背壓式機組和凝汽式機組，背壓式機組將汽輪機的所有乏汽送入供熱蒸汽管網進行供熱，沒有冷源損失，效率較髙，在優(yōu)先滿足一定供熱功率的條件下發(fā)電功率固定無法調節(jié)，嚴格按“以熱定電”方式運行。凝汽式機組的熱功率和發(fā)電功率沒有嚴格的制約關系,在某一確定的熱功率下,發(fā)電功率可以在一定的范圍內進行調整,即便如此，可調范圍并不能有效提高熱電機組調峰能力，其運行方式也屬于“以熱定電”。當前現(xiàn)狀還不能完全對熱電機組進行有效改進，不能解耦“以熱定電”的運行方式。雖然針對熱電機組調峰能力優(yōu)化控制的方法，已做出了不少可行性研究，并在一定程度上也取得了一些進展及成果，但是這些研究并沒有從根本上解耦熱電機組“以熱定電”的運行方式，只是在一定的可調范圍內進行調峰，不能靈活可靠地提高機組調峰能力，供熱功率和發(fā)電功率仍存在一種耦合關系，當超出可調范圍后，熱電機組仍然不能很好地應對。

傳統(tǒng)熱電機組的熱電耦合運行方式主要是從優(yōu)先滿足熱負荷需求作為出發(fā)點，熱電機組在產生一定量的熱能的同時也會產生相應量的電能。對于熱電機組產生的電能，電網都將無條件地接納，這使得電能供需可能發(fā)生不平衡。尤其是在冬季夜間，電負荷需求少，熱負荷需求多，電網接納過多的電能會對電網產生波動，影響電網穩(wěn)定性，同時導致電能無法充分利用，造成能源浪費以及熱電廠的不經濟運行。

同時，我國風電產業(yè)有相當一部分都集中在北方地區(qū)，每年風電并網量也逐年增加，但是風電的大規(guī)模發(fā)展隨之帶來的消納問題也越來越嚴重，若能充分利用棄風所浪費的能源，將會對未來能源格局變化帶來很大影響。

發(fā)明內容

為實現(xiàn)熱電解耦運行及達到最優(yōu)運行狀態(tài)這一目標，本發(fā)明提出了一種熱電聯(lián)產系統(tǒng)中的電熱解耦系統(tǒng)及其控制方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種熱電聯(lián)產系統(tǒng)中的電熱解耦系統(tǒng)，包括燃氣發(fā)電機、熱電機組、風力發(fā)電裝置、儲熱裝置、電熱轉換裝置、電負荷和熱負荷；電負荷，包括照明設施、家用電器及工業(yè)用電設備；熱負荷，包括工業(yè)用熱設備和民用取暖設備；燃氣發(fā)電機，經供電網絡與電負荷直接相連接；風力發(fā)電裝置，通過電熱轉換裝置經熱管與儲熱裝置相連接；熱電機組，經供電網絡連接至電負荷，經熱網連接至熱負荷，經熱管連接至儲熱裝置；熱電機組，經供電網絡與電熱轉換裝置相連接，電熱轉換裝置經熱管與儲熱裝置相連接；儲熱裝置，經熱網與熱負荷直接相連接。

一種熱電聯(lián)產系統(tǒng)中的電熱解耦系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

步驟1：確定熱負荷的需求量、電負荷的需求量、購入的風電單價、熱電機組的燃料單價和燃氣發(fā)電機的燃料單價、售熱價和售電價；

步驟2：確定熱電機組單位燃料產生的電量和熱量、燃氣發(fā)電機單位燃氣產生的電量及單位電量通過電熱轉換產生的熱量；