[發(fā)明專利]熱泵梯級供熱機組最佳運行方式的在線確定系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110554165.3
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113191566B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設計）人: 呂凱;馬汀山;王妍;居文平;程東濤;楊榮祖;謝天;石慧;薛朝囡;張建元;鄧佳;許朋江
• 申請（專利權）人: 西安熱工研究院有限公司;西安西熱節(jié)能技術有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發(fā)明公開了一種熱泵梯級供熱機組最佳運行方式的在線確定系統(tǒng)及方法，采用現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)，以定供熱負荷和供電負荷條件下的耗煤量最低為尋優(yōu)目標函數(shù)，采用單變量對比法，依次調整機組運行背壓和中排抽汽至熱泵的蒸汽壓力，將機組標煤消耗量與基準工況比較，若大于，則原基準工況仍作為基準工況；若小于，將該參數(shù)對應運行工況作為新的對比基準工況，繼續(xù)調整機組運行背壓和中排抽汽至熱泵的蒸汽壓力，進行下一次迭代尋優(yōu)。本發(fā)明在滿足電網(wǎng)和熱網(wǎng)調度的前提下以標煤消耗最低為目標函數(shù)，在線獲得熱泵梯級供熱機組在不同供熱負荷、供電負荷、回水溫度等邊界條件下的運行背壓和中排抽汽壓力的最佳控制值，實現(xiàn)運行成本最低和盈利能力最大化。

技術領域

本發(fā)明涉及一種熱泵梯級供熱機組最佳運行方式的在線確定系統(tǒng)及方法，適用于燃煤熱泵梯級供熱機組在電網(wǎng)和熱網(wǎng)雙調度條件下的運行節(jié)能挖潛，以取得盈利能力最大化。

背景技術

熱泵機組是一種可以將低位熱能提升至高品位并加以利用的設備，有效利用余熱，在節(jié)能減排技術領域應用廣泛。應用于熱電聯(lián)產(chǎn)機組集中供熱領域的熱泵技術主要為吸收式熱泵，系統(tǒng)工質主選溴化鋰溶液。以高溫熱源驅動，從低溫熱源取熱，制取輸出溫度低于驅動熱源但熱量卻明顯高于驅動熱源的熱。

按照冷端系統(tǒng)形式不同，燃煤發(fā)電機組可分為濕冷機組、間接空冷機組和直接空冷三大類。相應的，熱泵機組可分為循環(huán)水余熱利用和乏汽利用兩大類。圖1給出了應用于濕冷機組和間接空冷機組的熱泵梯級供熱系統(tǒng)示意，圖2給出了應用于直接空冷機組的熱泵梯級供熱系統(tǒng)示意。

高溫熱源稱之為驅動蒸汽，取自于采暖蒸汽母管，汽源一般為汽輪機中壓缸排汽處。低溫熱源為汽輪機部分排汽，對于濕冷機組或間接空冷機組，汽輪機部分排汽余熱以凝汽器出口循環(huán)水為熱載體，在凝汽器出口循環(huán)水母管打孔引部分循環(huán)水進入熱泵，放熱后進入冷卻水塔；對于直接空冷機組，在汽輪機排汽至空冷凝汽器的蒸汽母管打孔，因部分蒸汽進入熱泵，蒸汽凝結水回至機組排汽裝置。熱網(wǎng)回水經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵加壓后先進入熱泵，經(jīng)高溫熱源(中排抽汽)驅動吸收機組排汽余熱，升溫至一定溫度(不高于83℃)后，再進入熱網(wǎng)加熱器組二次提溫后對外供出，熱網(wǎng)加熱器組的熱源取自采暖蒸汽母管。熱泵和熱網(wǎng)加熱器組構成梯級加熱系統(tǒng)。

關于應用于熱電聯(lián)產(chǎn)機組集中供熱領域的熱泵梯級供熱系統(tǒng)運行優(yōu)化，熱電專業(yè)領域的學者、科研及技術管理人員已展開了相關研究，取得了一定成果，但存在建模邊界與實際存在差異、可操作性弱、尋優(yōu)結果偏離實際最佳工況、現(xiàn)實指導意義不強等缺點，簡述如下。

文獻1“寇相斌，楊涌文，李琦芬.火電廠耦合吸收式熱泵的供熱系統(tǒng)優(yōu)化[J]，汽輪機技術”，采用利用等效焓降模型和吸收式熱泵模型計算分析汽輪機供熱抽汽壓力和凝汽器循環(huán)水出口溫度對汽輪機效率、發(fā)電量和熱泵COP、供熱量的影響，再結合供熱量和發(fā)電量計算系統(tǒng)凈利潤，得出了在最高凈利潤下的抽汽壓力和循環(huán)水溫度。

文獻2“曹興，趙金峰，曹麗華，等.汽輪機與吸收式熱泵聯(lián)合供熱整體性能的優(yōu)化分析[J]，汽輪機技術”，以熱泵供熱機組發(fā)電機功率增加值為尋優(yōu)目標，建立了供熱系統(tǒng)熱泵性能系數(shù)(COP)和發(fā)電功率增加值隨工況變化的數(shù)學模型,研究結果認為建立了供熱系統(tǒng)熱泵性能系數(shù)(COP)和發(fā)電功率增加值隨工況變化的數(shù)學模型。

文獻3“靳松霖.熱電廠中熱泵優(yōu)化運行的研究[D]，長春工程學院”，建立了包括汽輪機吸收式熱泵及凝汽器的熱力學分析模型，在供電負荷和供熱負荷不變的情況下，研究了凝汽器出口循環(huán)水溫度、進入熱泵的供熱抽汽流量以及供熱抽汽壓力對熱泵梯級機組熱耗的影響規(guī)律。以供熱加供電的收益最大化為目標函數(shù)得到了凝汽器出水溫度、供熱抽汽壓力的最佳值，并給出了整個供熱期的熱泵投運臺數(shù)建議。

文獻4“嵌入吸收式熱泵的汽輪機冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化[D]，華北電力大學”，建立了吸收式熱泵、汽輪機和凝汽器的變工況數(shù)學模型，提出了吸收式熱泵供熱系統(tǒng)的冷端參數(shù)優(yōu)化求解程序，以某300MW抽凝式機組為例，同供熱負荷下的凝汽器壓力、機組發(fā)電功率及電廠收益的變化規(guī)律，并得出了最佳冷端參數(shù)。