[發明專利]一種冷熱電三聯供協調控制管理裝置及方法

在審

• 申請號: 201710115663.1
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN106934535A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 王江淮;李慶生;武晉輝;劉文霞;張文景;羅寧;唐廣學;皮顯松;農靜;唐學用;趙慶明
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司;北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙)11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于工業控制技術領域，具體地涉及一種基于統一軟硬件平臺的冷熱電三聯供協調控制管理裝置及方法。

背景技術

隨著我國國民經濟的快速發展，化石能源的使用量逐年增加，自然環境壓力也日益增大，國家也在逐步調整各種能源的使用比例，天然氣作為一種高熱值清潔能源，在能源系統中已顯示出日益重要的作用，充分合理利用天然氣的一個重要途徑是發展分布式冷熱電三聯供技術。該技術是指用天然氣驅動發電機發電，回收余熱用于冬季供熱、夏季供冷的綜合能量供應系統，可用于建筑或一個區域的能源供應。該技術建立在能量梯級利用的基礎上，將制冷供熱及發電過程一體化的多聯產總能系統，其根本目的在于提高一次能源利用率，實現能量的梯級利用，由于三聯供在能源轉換效率方面所具有的突出優勢，因此在世界范圍內獲得了廣泛的應用。

隨著三聯供技術在工業生產和社會生活中的廣泛應用，如何優化三聯供系統的設計及運行，獲得最大的經濟效益和社會效益，成為了當前研究的重點問題，目前的優化設計和運行基本上圍繞系統自身特點和各方需求的波動特效來進行研究分析，具體的途徑如下：

(1)在系統結構配置形式上進行分析和選擇。即如何根據服務對象的實際需求選擇出最佳的配置形式是優化設計必須考慮的問題。

(2)在系統合理容量的確定方面進行分析和研究，主要是指原動機合理容量的確定。根據可能的系統配置形式，利用一定的數學規劃方法確定在不同結構形式下對應的優化設計容量，包括原動機數目和單臺容量的選擇，通過比較分析得到最佳的配置形式和相應的設計容量。

(3)采用變工況下的調節和運行策略。通過分析不同系統的變工況特性就可以選擇得到合理的調節運行策略。

在以上常見三種策略中，系統結構配置形式和系統合理容量的確定屬于前期系統設計方面要充分考慮的問題，而采用變工況下的調節和運行策略則屬于系統調度控制的智能化問題，根本目的是要解決如何才能根據外界情況的變化而快速規范化和合理化分配冷熱電三方面的需求。從目前的研究成果及應用情況看，市場上缺乏一種智能化的優化協調控制管理裝置來統一管理和分配冷熱電三方面的需求。

發明內容

為了解決現有技術中存在的以上問題，本發明公開了一種基于統一硬件平臺的冷熱電三聯供協調控制管理裝置及方法。本發明具體采用以下技術方案：

一種冷熱電三聯供協調控制管理裝置，所述協調控制管理裝置包括系統經濟性優化控制模塊、系統效率優化控制模塊、以冷定電控制模塊、以熱定電控制模塊、跟蹤電負荷控制模塊、數據采集單元、通訊管理模塊、對時模塊；其特征在于：

所述數據采集單元采集冷熱電三聯供系統相關數據，包括環境數據、電網系統數據、燃氣輪機監控系統數據；采集的數據通過DP總線上送至通訊管理模塊；

所述系統經濟性優化控制模塊、系統效率優化控制模塊、以冷定電控制模塊、以熱定電控制模塊、跟蹤電負荷控制模塊分別通過裝置DP總線與采集單元相連，獲取數據采集單元采集的冷熱電三聯供系統相關數據，實現燃氣輪機各優化運行模式下的優化計算，同時將優化計算結果作為指令通過通訊管理模塊輸出給燃氣輪機監控系統的自動啟停系統即APS系統；

其中，所述各優化運行模式包括系統經濟性最優運行模式、系統效率最優運行模式、以冷定電運行模式、以熱定電運行模式、跟蹤電負荷運行模式。

本發明進一步包括以下優選方案：

所述系統經濟性優化控制模塊獲取冷、熱、電負荷的預測值，或者通過數據采集單元獲取的冷、熱、電負荷真實值計算出優化運行的燃氣輪機的功率和對應的優化運行成本，進而通過燃氣輪機控制系統調整燃機輸出功率，使冷熱電三聯供系統在整個運行階段內都趨于成本最低狀態。

所述系統效率優化控制模塊根據冷、熱、電負荷的預測值，或者通過數據采集單元獲取的冷、熱、電負荷真實值計算出優化運行的燃機功率和對應的優化運行能源綜合利用效率，進而通過燃氣輪機控制系統調整燃氣輪機輸出功率，使冷熱電三聯供系統在整個運行階段內都趨于能源綜合利用效率最高狀態。所述以冷定電控制模塊，其控制目標是以冷熱電三聯供系統平衡現場冷負荷需求，控制策略包括兩種：

一種是根據冷、熱、電負荷的預測值或數據采集單元獲取的冷、熱、電負荷的真實值，計算出對應所需的燃機運行功率，通過調整燃機功率使分布式聯供系統滿足冷負荷需求；

另一種是跟蹤電空調的制冷量，通過燃氣輪機控制系統的反饋控制，不斷調整燃機功率，使電空調的制冷量降至最低。

所述以熱定電控制模塊，其控制目標是以冷熱電三聯供系統平衡現場采暖負荷需求，控制策略包括以下兩種：