[發明專利]用于建筑物平抑電能供給波動的熱泵蓄熱-供熱優化方法

有效

• 申請號: 202010802448.0
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111947206B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 劉雪玲;付偉娟;牛錦濤;汪健生;王源銘
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;H02J3/28;F24D11/02;F24D19/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種用于建筑物平抑電能供給波動的熱泵機組蓄熱?供熱優化方法，所采用的熱泵機組蓄熱?供熱系統包括3個熱泵機組，包括以下幾個方面：建筑物熱負荷的計算；供熱回路控制方法；蓄熱回路控制方法；建立平抑電能供給波動的熱泵機組蓄熱?供熱優化模型；輸出結果。

技術領域

本發明屬于電力系統儲能設備設計技術領域，具體涉及到一種適用于建筑物的平抑電能供給波動的熱泵蓄熱-供熱優化系統。

背景技術

由于近幾年工業用電量的增加，導致電網的峰谷差逐漸增大，經常性的出現發電站的低負荷運行甚至停機，這造成了電網電壓的不穩定以及大量電能的浪費，降低了電力系統的效率，造成社會資源利用低下。而儲能技術可以在電網低負荷時進行儲電，而在高負荷時再發電，實現削峰填谷的作用。另外可以根據目前的峰谷電價差，靈活的選擇儲能的時間和規模，實現儲能效益的同時提高了常規電力的效率和經濟性。儲能可以有效實現需求側管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，可以提高電力設備的利用率，降低供電成本，還可以促進新能源的利用。

儲能系統可以改善電網性能，控制頻率，提升輸電線路能力，緩解電壓波動，提高電能質量和可靠性，已成為配電網中實現削峰填谷的一個重要手段。從本質上講，儲能增加了生產、上網和消耗電力的靈活性。它提供了平衡電源和電力需求的能力，使電力網絡比以前更具彈性，高效和清潔，并用于在不同的時間范圍內調整負載。儲能系統可以看作是電站與電網以及負荷之間的“調節閥”，將原本隨機波動的低質量電能轉變為穩定易控的高質量電能，發揮其削峰填谷和穩定輸出的作用。因此，需要大規模的儲能系統來適應過剩的非高峰能量產生，并在高峰負荷期間提供高功率，使發電廠全年運行效率保持最高，以及分配和傳輸靈活性和能源安全。

儲能系統的投入是否合理與其功率配置有著直接的關系，因此對用于配電網削峰填谷的儲能系統的逐時功率等運行參數進行優化，既能夠得到滿足符合削峰填谷要求的功率配置，又可以使經濟收益最大。

目前雖然有很多適用于配電網削峰填谷的儲能系統，但是針對建筑實際能耗對供熱系統配電網耗電功率進行優化調節的儲能系統還很少，未檢索到專門針對建筑實際能耗的配電網功率調節的系統或控制方法。CN201310175242.X公開一種用于配電網削峰填谷的雙儲能系統儲能容量的優化方法，可以實現雙儲能系統在配電網削峰填谷時儲能容量配置的優化，但該優化方法存在下面的不足：

1.未考慮建筑實際能耗，需要歷史數據庫支持；

2.未考慮儲能系統實際運行成本。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種可用于建筑物如辦公樓的平抑電能供給波動的熱泵蓄熱-供熱優化方法，用于解決現有儲能系統在電能供給時耗電功率不恒定的問題。本發明的技術方案如下：

一種用于建筑物平抑電能供給波動的熱泵機組蓄熱-供熱優化方法，所采用的熱泵機組蓄熱-供熱系統包括3個熱泵機組：其中熱泵機組1和熱泵機組3為供熱熱泵機組，熱泵機組2為蓄熱熱泵機組，對于供熱熱泵機組，熱泵機組1是以地下含水層中水源作為熱泵機組供熱的熱源，熱泵機組3是以蓄熱水箱中熱水作為熱泵機組供熱的熱源，蓄熱水箱中水溫高于地下含水層中水溫；熱泵機組2為消納夜間低谷時段電功率的蓄熱熱泵機組，熱泵機組2運行，加熱蓄熱水箱中的水；供熱過程中，熱泵機組3承擔部分的供熱負荷，剩余熱負荷由熱泵機組1提供。其特征在于，包括以下幾個方面：

(1)建筑物熱負荷的計算：采集目標地區氣候參數，包括氣候特征、供熱期典型日全天24h逐時平均溫度變化，采集目標地區的某建筑物層數、建筑面積；根據公式CT＝AT+Bu，計算目標地區目標建筑物的瞬時供熱負荷，式中：T—單一房間的所有溫度節點；C—每個節點在單位溫度變化率下，對應的蓄熱能力矩陣；A—各相鄰溫度節點之間，因為溫差而產生的熱流流動關系的矩陣；B—反應各熱擾因子和每個溫度節點之間作用情況的矩陣；u—由各溫度節點上的熱擾因子組成的向量；