[發明專利]一種光熱-儲熱-低溫余熱供電系統及優化控制方法

在審

• 申請號: 202111164057.1
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113922418A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 郭戈;周博文;楊東升;李廣地;金碩巍;王迎春;羅艷紅;劉博宇
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/28
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種光熱?儲熱?低溫余熱供電系統及優化控制方法，涉及綜合能源系統技術領域。本系統包括母線、光熱設備、儲熱設備、低溫余熱發電設備以及系統控制平臺；其中所述光熱設備、儲熱設備、低溫余熱發電設備分別連接到所述母線上，母線、光熱設備、儲熱設備、低溫余熱發電設備通過5G無線與控制平臺進行通信。本發明針對大規模、大容量的低溫余熱發電設備做出系統配置，并通過提供的優化控制方法實現其優化運行。

技術領域

本發明涉及綜合能源系統技術領域，尤其涉及一種光熱-儲熱-低溫余熱供電系統及優化控制方法。

背景技術

隨著社會的進步，人類對能源的需求急劇上升，一方面傳統能源儲備量在逐漸枯竭，另一方面化石能源在利用過程中產生的環境污染問題也隨著能源需求量而增加。太陽能作為新能源的一種，有著資源豐富，使用清潔的特點。收集并轉化太陽能的方式主要有光伏和光熱兩種，然而光伏發電所需的設備在制造過程中產生的污染量較高，相比之下光熱設備更加清潔綠色。目前，低溫余熱發電技術提供了一種熱能向電能轉化的方式，然而目前的低溫余熱發電系統規模小，容量小，難以滿足電力系統將其所提供的能源作為一種常備能源的需求。針對大容量、大規模的低溫余熱發電設備并網運行的優化方案還有待研究。目前針對光熱—低溫余熱發電的聯合運行的研究也存在不足，缺少了對熱能儲備的考量，光熱產生的熱能一般直接用于發電，這樣光熱設備發電的特性也必然呈現太陽能輻照的時間特性，對并網運行并不友好，且使得系統穩定性下降。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種光熱-儲熱-低溫余熱供電系統及優化控制方法。針對大規模、大容量的低溫余熱發電設備做出系統配置，并通過提供的優化控制方法實現其優化運行。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一方面，一種光熱-儲熱-低溫余熱供電系統，包括母線、光熱設備、儲熱設備、低溫余熱發電設備以及控制平臺；其中所述光熱設備、儲熱設備、低溫余熱發電設備分別連接到所述母線上，母線、光熱設備、儲熱設備、低溫余熱發電設備通過5G無線與控制平臺進行通信。

所述控制平臺包括用戶管理模塊、設備信息模塊、報警模塊以及系統運行模塊；

所述用戶管理模塊對用戶信息進行管理；

所述設備信息模塊用于顯示系統整體結構圖以及采集選定設備的信息數據；

所述報警模塊用于對系統內警報進行記錄以及標記發生警報設備的位置；

所述系統運行模塊用于顯示系統整體結構圖，對選定設備建立優化控制模型并進行優化運行方案設計。

另一方面，一種光熱-儲熱-低溫余熱供電系統優化控制方法，根據前述一種光熱-儲熱-低溫余熱供電系統實現，包括以下步驟：

步驟1：建立光熱-儲熱-低溫余熱供電系統優化控制模型，使整個系統的能源利用效率最大化；所述優化控制模型包括目標函數與約束條件；

步驟1.1：確定光熱-儲熱-低溫余熱供電系統優化控制模型的目標函數；

所述目標函數為能源利用效率，即系統所有低溫余熱發電設備在所有時間段產生電能之和與系統所有光熱設備收集的熱能的比值，其函數表示為：

式中η_A為系統能源利用效率；N_t為系統優化計算時間區段的個數；N_i為系統內光熱設備的個數；N_j為系統內低溫余熱發電設備的個數；為第t時間段第i個光熱設備產出的熱量；為第t時間段第j個低溫余熱發電設備產出的電功率；△t為系統優化計算單個時間區段長度。

步驟1.2：確定光熱-儲熱-低溫余熱供電系統優化控制模型的約束條件；