[發明專利]一種電氣互補冷熱聯供的棄風利用系統

在審

• 申請號: 202111113673.4
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN114282337A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 謝麗蓉;卞一帆;馬偉;王智勇;陳星志;張革榮
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q10/06;G06Q50/06;G06F113/06;G06F113/08;G06F119/08
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 王峰剛

一種電氣互補冷熱聯供的棄風利用系統，包括風電場，為電網供電，棄風經過蓄熱式電鍋爐存儲為熱能，蓄熱式電鍋爐將部分能量供給吸收式制冷機補充電網供電的制冷應用，其余熱能對城市熱負荷進行供熱，剩余城市熱負荷所需熱能利用燃氣鍋爐補充。根據棄風和冷熱負荷特性建立“電氣互補?冷熱聯供”模型。然后，考慮供暖與制冷成本，構建“電氣互補?冷熱聯供”經濟性模型。最后，通過算例分析與傳統“燃氣鍋爐?空調”供暖制冷模型的經濟性進行對比，結果表明：所提模式可以在消納棄風的同時減少碳排放量，達到提升系統收益的目的。

技術領域

本發明涉及風電領域的棄風利用領域，特別涉及一種電氣互補冷 熱聯供的棄風利用系統。

背景技術

目前，化石能源逐漸枯竭，風能作為一種可再生能源被廣泛應用 于電力行業，風力發電具有低成本、無污染、技術可靠的優點。預計 到2050年，我國風電裝機容量將突破10億千瓦，但我國風電存在的 棄風問題仍顯嚴峻。以新疆為例，2020年全區棄風電量為49.7億千 瓦時，棄風率高達10.3％，遠遠高于全國平均棄風水平，電網消納棄 風的能力有待進一步提升。

為進一步促進風電消納，將電負荷轉化為熱負荷進行電力供熱， 利用蓄熱式電鍋爐儲熱供熱消納棄風受到學者廣泛關注，針對該問 題，有現有技術利用蓄熱式電鍋爐將儲熱與風電供暖相結合來消納棄 風，但沒有與傳統供暖方式進行對比分析；建立風電-蓄熱式電鍋爐 聯合供暖模型，并求解證明所提方法能有效的消納棄風。針對利用熱 電聯供系統消納棄風的問題將儲熱技術與熱電聯供模式相結合，建立 起多能互補發電的冷熱電聯供優化調度模型，證明了多能互補發電的 優勢和作用；建立以電能、風能、太陽能、天然氣和儲能為能量互補 形式的冷熱電聯供系統，并根據并網模式和孤島運行模式提出不同的控制策略，提升綜合能源的利用率；提出電、煤鍋爐聯合供暖消納棄 風協調調度控制策略，建立綜合效益分析模型，并通過風電供暖工程 實例分析證明策略的有效性和經濟性。

根據以上研究，目前較多文獻利用單一熱電聯供系統、蓄熱式電 鍋爐進行消納棄風，很少有文獻將兩者結合起來建立棄風消納模型。 在此基礎上，本發明首先對棄風特性、供暖和制冷特性進行分析，接 著利用燃氣鍋爐、蓄熱式電鍋爐和吸收式制冷系統在現行燃氣供暖模 式的基礎上進行改進得到“電氣互補-冷熱聯供”棄風消納模式，并對 該模式提出控制策略，建立包含蓄熱式電鍋爐、燃氣鍋爐、吸收式制 冷機的供暖制冷經濟性模型，并以新疆某風電場為例進行案例分析， 驗證本發明提出的“電氣互補-冷熱聯供”棄風消納模式的有效性。

發明內容

為解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種電 氣互補冷熱聯供的棄風利用系統

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種電氣互補冷熱聯供的棄風利用系統，包括風電場，為電網供 電，棄風經過蓄熱式電鍋爐存儲為熱能，蓄熱式電鍋爐將部分能量供 給吸收式制冷機補充電網供電的制冷應用，其余熱能對城市熱負荷進 行供熱，剩余城市熱負荷所需熱能利用燃氣鍋爐補充。

進一步的，所述系統具體為：構建電-燃氣鍋爐-吸收式制冷機供 暖制冷模型，系統設備包括蓄熱式電鍋爐、吸收式制冷機、燃氣鍋爐； 冷負荷由吸收式制冷機和工業空調制冷承擔，熱負荷由燃氣鍋爐和蓄 熱式電鍋爐承擔；將風電場發出的電能W_sw(t)接入到電網中，并將部分 棄風電量通過蓄熱式電鍋爐轉換為熱量；將其中一部分熱量Q_xs(t)通過吸收式制冷機制造β₂Q_xs(t)的冷量來維持制冷應用的冷負荷需求， 另一部分熱量Q_xr(t)與燃氣鍋爐供給的熱量一起配合為用戶供暖，剩余 熱量被蓄熱式電鍋爐的蓄熱罐儲存起來，此時段燃氣鍋爐產熱量為 Q_rq。