[發明專利]基于熱網熱負荷預測的熱電聯產耦合供熱負荷調節方法

有效

• 申請號: 202010158696.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111520809B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 高新勇;黃平平;鄭立軍;李成磊
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F24D19/10
• 分類號: F24D19/10
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明公開了一種基于熱網熱負荷預測的熱電聯產耦合供熱負荷調節方法及系統，屬于集中供熱技術領域，供熱系統包括熱電機組、凝汽器、冷卻塔、熱網首站、吸收式熱泵、熱網循環水泵、電動調節閥門、物聯網流量計、物聯網溫度儀、物聯網壓力儀和q個熱力站，q≥2，本發明通過綜合考慮氣象參數、管網特性、建筑物特性和熱用戶特征等因素影響，建立熱網熱負荷預測模型，實現熱網熱負荷的精準預測，并結合吸收式熱泵的熱電解耦能力，一方面實現合理安排熱電機組的運行工況，達到熱源側機組的電、熱負荷高效調節，另一方面實現熱網側供熱的精準運行調節，有效滿足熱用戶的采暖需求，具有較高的實際運用價值。

技術領域

本發明涉及集中供熱技術領域，具體涉及一種基于熱網熱負荷預測的熱電聯產耦合供熱負荷調節方法及系統。

背景技術

集中供熱系統是城市的基礎設施之一，也是城市的現代化水平標志之一。集中供熱事業在我國快速發展，截止2016年底，我國集中供暖面積約70億平方米，其中熱電聯產集中供暖面積約35億平方米，集中供熱系統的高質量發展，直接關系到城市的現代化建設、人民生活水平的提升。針對熱電聯產集中供熱系統來說，不僅肩負著熱網側的供熱需求，也肩負著電網的發電調度要求。由于熱電聯產機組的電力調峰能力很小，無法及時響應電網側的電力調峰，特別是熱網側的熱負荷處于頻繁波動狀態，這給熱電聯產機組響應電網的發電調度要求帶來了極大的挑戰，例如2015年全國電網中僅棄風電量損失就達339億kWh，損失巨大。只有精準預測熱電聯產集中供熱系統的熱網側熱負荷需求，才能合理安排熱電聯產機組的運行工況，輸出既能滿足電網調度要求的電負荷，又能滿足熱網用熱需求的熱負荷；一方面提升電網消納新能源的能力，減少棄風棄電損失，另一方面，通過精準預測與實時調節供熱系統的供熱負荷，實現高效供熱，減少過量供熱或不足供熱損失。

傳統供熱系統的熱負荷預測方法是僅依靠室外環境溫度來預測未來供熱系統所需的供熱量，這種方式存在著很大的誤差，根據瑞典學者研究認為室外溫度對熱負荷的影響僅為60％，由此也說明了傳統僅根據室外環境溫度來預測和調節供熱系統的供熱量存在著很大的誤差。為解決供熱系統熱負荷精準高效預測的問題，現有公開了相關技術包括：“一種基于數值天氣預報進行熱負荷預測的方法(申請號201510889154.5)”、“基于綜合溫度的供熱負荷預報方法(專利號ZL201610415738.3)”、“一種熱電解耦系統及運行方法(申請號201711498480.9)”。申請號201510889154.5的專利技術是通過建立綜合考慮氣象參數溫度、太陽輻射和環境濕度的熱負荷預測模型，通過神經網絡模型訓練與檢驗，得到精準的預測模型，實現對供熱系統未來熱負荷的預測，該技術相比傳統方法，提高了熱負荷預測的精準度；專利號ZL201610415738.3的專利技術是通過統計的歷史供熱量數據，這算當量建筑物特性系數，并利用室外干球溫度和太陽輻射預測室外綜合環境溫度，然后利用當量建筑物特性系數和室外綜合環境溫度來進行供熱系統的熱負荷預測，該技術考慮了建筑物特征和管網特性，但是僅利用一個統計期的平均值來折算當量建筑物特性系數，計算方式存在著很大的誤差，另外也未考慮環境濕度等氣象因素的影響。申請號201711498480.9的專利技術是利用熱電機組的主蒸汽和再熱蒸汽引射熱電機組的排汽，來驅動吸收式熱泵回收凝汽器循環水的余熱對外供熱，從而同時實現熱電機組的解耦運行與余熱回收，既滿足了電力調峰要求，又提高了熱電機組的能量利用效率。但是綜合來說，供熱負荷同時受室外環境溫度、環境濕度、太陽輻射、風速、室內溫度、管網特性和建筑物特征的影響，據瑞典學者研究管網熱損失可使熱負荷增加5％-8％，風速可使得熱負荷增加1％-4％，另外，建筑物綜合因素(含建筑物特征和室內環境因素)對熱負荷的影響也是巨大的，由此可見，申請號為201510889154.5和201610415738.3的專利技術所公布的預測方法還存在著一定的弊端。申請號201711498480.9的專利技術未考慮熱網負荷的變化，僅是通過熱電機組本身的運行調節來進行供熱系統的電、熱負荷匹配調節。本發明則是通過建立考慮室外環境溫度、環境濕度、太陽輻射、風速、室內溫度、管網特性和建筑物特征的熱負荷預測模型，利用一個采暖期的大量歷史數據對模型進行訓練和檢驗，得出精準的熱負荷預測模型，根據熱負荷預測，合理安排熱電聯產機組的運行工況，輸出既可以滿足電網調度要求的電負荷，還可以滿足熱網用熱需求的熱負荷，再利用吸收式熱泵的熱電解耦能力來平衡熱網側熱負荷與熱電機組輸出熱負荷之間的差異，實現熱電聯產集中供熱系統的電、熱負荷高效匹配調節與熱網側的實時熱負荷精準調節。