[發明專利]一種考慮熱負荷需求響應的電—氣—熱綜合能源系統調控方法

在審

• 申請號: 201911199772.1
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN111219767A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 馬瑞;陳露垚;顏宏文
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: F24D3/18
• 分類號: F24D3/18;F24D19/10;F01K17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是一種考慮熱負荷需求響應的電—氣—熱綜合能源系統調控方法，應用于以供熱為主的區域綜合能源系統領域，包括以下步驟：在負荷需求側，考慮熱用戶室內外熱量交換的情況，采用PID控制方法使室溫維持在舒適溫度范圍內，并得到采暖設備給室內供應的熱量流；在熱網輸配側，采用熱電類比的方法，建立滿足傅立葉定律的熱網絡模型來描述熱量傳導的過程，求得熱電聯產機組的出熱量；在熱源供應側，以“以熱定電”模式運行來安排系統的熱電輸出，在產熱能夠滿足需求的同時，熱電聯產機組也能提供一定電能，建立熱電廠能源系統控制模型，當熱負荷發生變化時，系統能夠及時調控機組燃氣量，根據模型可計算出系統產能。本發明能夠實現“源—網—荷”系統的協調調度，提升對用戶的供熱品質。

技術領域

本發明是一種考慮熱負荷需求響應的電—氣—熱綜合能源系統調控方法，應用于以供熱為主的區域綜合能源系統領域。

背景技術

清潔、高效、安全是現代能源系統轉型的主要要求，綜合能源系統在我國能源變革中具有特殊地位。在供暖行業，以天然氣作為一次能源的分布式熱電聯產機組代替集中式燃煤機組供暖，是綜合能源系統建設的重要方向。考慮到北方地區城鄉居民用戶及有供熱需求的工業園區用戶的用能特點，以供熱為主的綜合能源系統成為重要的基礎設施。

典型的以供熱為主的電—氣—熱綜合能源系統的拓撲結構由熱電聯產機組、熱網和負荷組成，可聯合多品種能源。不同形式的能量流具有不同的傳輸特性，使得“源—網—荷”集成系統的優化決策更具復雜性，這對依據用戶的熱負荷需求實時進行準確調配提出了新的挑戰。用于綜合能源系統多能流調控的整體動態模型的建立，有助于提高多能互補系統的能源利用效率，滿足用戶的實際用能需求以保障居住環境的舒適度。在負荷需求側，溫度測量、自動控制等物聯網技術的應用為精準供給的實現提供了基礎條件；在熱網輸配側，互聯互通的熱網將提升供熱靈活性和系統延伸性；在熱源供應側，燃氣輪機作為分布式電源具有較高的可靠性，接入方式也比較靈活，且能夠實現多重效益。

目前，對于以熱電聯產機組為熱源的綜合能源供熱系統的整體動態模型研究尚未成熟，并且忽略了供熱需求側的調控價值，未能從調節終端熱能供應出發，實現系統內能源的供需平衡以滿足用戶柔性舒適度的要求。

發明內容

本發明提供了一種考慮熱負荷需求響應的電—氣—熱綜合能源系統調控方法，不僅解決了聯合多品種能源的“源—網—荷”整體建模問題，而且提出基于“以熱定電”策略的實時調配熱電聯產系統能量流的控制方法。本發明能夠實現系統的協調調度，提升對用戶的供熱品質。本發明采用的技術方案如下：

一種考慮熱負荷需求響應的電—氣—熱綜合能源系統調控方法，該方法包括如下步驟：

步驟1：在負荷需求側，考慮熱用戶室內外熱量交換的情況，采用PID控制方法使室溫維持在舒適溫度范圍內，并得到采暖設備給室內供應的熱量流。

步驟2：在熱網輸配側，采用熱電類比的方法，建立滿足傅立葉定律的熱網絡模型來描述熱量傳導的過程，求得熱電聯產機組的出熱量。

步驟3：在熱源供應側，以“以熱定電”模式運行來安排系統的熱電輸出，在產熱能夠滿足需求的同時，熱電聯產機組也能提供一定電能。建立熱電廠能源系統控制模型，當熱負荷發生變化時，系統能夠及時調控機組燃氣量，根據模型可計算出系統產能。

附圖說明

圖1為本發明電—氣—熱綜合能源系統的結構框圖；

圖2為本發明電—氣—熱綜合能源系統的控制框圖；

具體實施方式

參見圖1，完整的考慮熱負荷需求響應的電—氣—熱綜合能源系統由3個部分構成：熱電聯產機組控制部分、熱網熱力傳輸部分和負荷供熱量控制部分。系統采用了“以熱定電”策略，設計目的在于根據用戶側的供熱需求，控制熱電聯產機組出熱。解決其技術問題的具體步驟如下：