本發(fā)明涉及供暖系統(tǒng)，尤其涉及一種適用于棄風(fēng)消納的氣電一體化供暖系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法，該系統(tǒng)采用電力系統(tǒng)的棄風(fēng)供暖，能源清潔無污染，減少電力系統(tǒng)的棄風(fēng)浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)天然氣鍋爐與風(fēng)電鍋爐互補(bǔ)的氣電一體化供暖。

背景技術(shù)：

近年來，我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量已位居世界前列。但是隨著風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展我國的部分風(fēng)資源富集區(qū)域也面臨著棄風(fēng)問題，風(fēng)電消納陷入困境。根據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013年全國的風(fēng)電棄風(fēng)電量達(dá)到了162億千瓦時(shí)。尤其是在我國“三北區(qū)域”(東北、華北、西北)，冬季供暖期由于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組受以熱定電運(yùn)行模式的約束，夜間時(shí)段具有較高的強(qiáng)迫出力極大降低了系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成了大量棄風(fēng)。不僅浪費(fèi)了大量的清潔能源，也大量消耗化石能源并排放污染物。采用風(fēng)電供暖，可以減少棄風(fēng)并實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，效益巨大，目前發(fā)展迅速。但是，如果風(fēng)電清潔供暖使用的不是棄風(fēng)電量，從能源利用的角度考慮出發(fā)則不經(jīng)濟(jì)，但是風(fēng)電出力具有間歇性和不穩(wěn)定性，和穩(wěn)定的供暖需求之間不匹配，因此只是用風(fēng)電供暖也很難達(dá)到供暖的要求。

CN201410705803.7公開了一種風(fēng)電供暖的區(qū)域規(guī)劃方法，所述方法包括：S1、根據(jù)所獲取的風(fēng)功率預(yù)測曲線和風(fēng)電實(shí)際出力曲線計(jì)算供暖期內(nèi)所述待規(guī)劃區(qū)域的棄風(fēng)電量：S2、判斷所述棄風(fēng)電量是否大于設(shè)定的閾值，是，則認(rèn)為在該區(qū)域可以實(shí)施風(fēng)電清潔供暖，進(jìn)行下一步，否則放棄；S3、根據(jù)所述棄風(fēng)電量計(jì)算所述帶規(guī)劃區(qū)域中可供暖區(qū)域的面積；S4、根據(jù)所述可供暖區(qū)域的面積計(jì)算所需要的儲(chǔ)熱裝置的容量；S5、根據(jù)所述供棄風(fēng)電量和儲(chǔ)熱裝置的容量，在可供暖區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)風(fēng)電清潔供暖。本發(fā)明的方法根據(jù)規(guī)劃區(qū)域的實(shí)際風(fēng)資源數(shù)據(jù)、風(fēng)電出力數(shù)據(jù)、熱負(fù)荷需求數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)該區(qū)域施行風(fēng)電清潔供暖方案所具有的可行性，并定量計(jì)算可供暖面積以及所需要配置的儲(chǔ)熱裝置的容量大小。

然而這樣的供暖方法僅僅通過設(shè)定棄風(fēng)量閾值，沒有考慮電力負(fù)荷和極端天氣的影響，并不能合理有效的利用風(fēng)電清潔供暖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的供暖系統(tǒng)沒有考慮電力負(fù)荷和極端天氣的影響，本發(fā)明公開了一種適用于棄風(fēng)消納的氣電一體化供暖系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開了一種適用于棄風(fēng)消納的氣電一體化供暖系統(tǒng)，其具體包括風(fēng)電鍋爐、處理器和風(fēng)電系統(tǒng)；所述風(fēng)電鍋爐連接風(fēng)電系統(tǒng)，并將風(fēng)電系統(tǒng)的棄風(fēng)轉(zhuǎn)化為熱能，輸送給熱管網(wǎng)，最后輸送到用戶端；所述處理器用于獲取電力網(wǎng)絡(luò)的電力使用狀況，并根據(jù)電力使用狀況判斷是否開啟風(fēng)電鍋爐。

更進(jìn)一步地，當(dāng)處理器判斷為在白天負(fù)荷量較大的時(shí)段，風(fēng)電鍋爐不啟動(dòng)。

更進(jìn)一步地，當(dāng)處理器判斷為在深夜或者凌晨時(shí)段，則電網(wǎng)用電為低谷時(shí)段，可接入的最大用電功率由電網(wǎng)峰谷差決定；根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，可得現(xiàn)有配電設(shè)施下棄風(fēng)供暖的最大供暖面積。

更進(jìn)一步地，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差為Δ時(shí)，最大供暖面積S_m計(jì)算公式為：

$S_m=\frac{{\mathrm{\η}}_1(1-{\mathrm{\η}}_2)T_s\mathrm{\Δ}}{{\mathrm{WT}}_h}$

其中，W為供暖系統(tǒng)的采暖熱指標(biāo)，T_h為供暖時(shí)間，T_s為電鍋爐蓄熱時(shí)間，η₁為風(fēng)電鍋爐的產(chǎn)熱效率，η₂為系統(tǒng)管網(wǎng)熱損耗。

更進(jìn)一步地，當(dāng)最大供暖面積S_m大于實(shí)際供暖面積S時(shí)，電力網(wǎng)發(fā)信號(hào)給風(fēng)電鍋爐供熱，熱管網(wǎng)發(fā)信號(hào)給燃?xì)忮仩t不動(dòng)作；反之，當(dāng)最大供暖面積S_m小于等于實(shí)際供暖面積S時(shí)，風(fēng)電鍋爐和燃?xì)忮仩t一起動(dòng)作。

更進(jìn)一步地，在極端天氣下，實(shí)時(shí)判斷風(fēng)電量與負(fù)荷量變化引起的供暖區(qū)域的大小關(guān)系，并控制風(fēng)電鍋爐和燃?xì)忮仩t的投入。

本發(fā)明還公開了一種適用于棄風(fēng)消納的氣電一體化供暖方法，其具體包括以下的步驟：步驟一、處理器用于獲取電力網(wǎng)絡(luò)的電力使用狀況，并根據(jù)電力使用狀況判斷是否開啟風(fēng)電鍋爐；步驟二，根據(jù)步驟一的判斷結(jié)果處理風(fēng)電鍋爐是否開啟，當(dāng)判斷結(jié)果是開啟風(fēng)電鍋爐時(shí)，將風(fēng)電系統(tǒng)的棄風(fēng)轉(zhuǎn)化為熱能，輸送給熱管網(wǎng)，最后輸送到用戶端。

通過采用以上的技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：燃?xì)?棄風(fēng)互補(bǔ)的電采暖方式，可以達(dá)到北方偏冷地區(qū)供暖的實(shí)際需要(全天24小時(shí)供熱)，也能夠有效利用棄風(fēng)實(shí)現(xiàn)供暖，在綜合考慮環(huán)境、調(diào)溫性、節(jié)能性、安全性等因素的前提下，具有初投資成本低，運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)量較小，安全無污染，經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)天然氣鍋爐與風(fēng)電鍋爐互補(bǔ)的氣電一體化供暖方式，將成為近期電能替代重點(diǎn)關(guān)注及試點(diǎn)使用的方向，具有現(xiàn)實(shí)意義。在負(fù)荷量較大的電力峰段和平段，風(fēng)電大部分被用作上網(wǎng)供電，即使有部分棄風(fēng)并不能用作供熱，而在負(fù)荷量較小的電力谷段，才會(huì)考慮計(jì)算棄風(fēng)量和供熱區(qū)域面積進(jìn)行供暖。本發(fā)明基于電力峰谷段和極端天氣下的影響，先判斷電網(wǎng)狀態(tài)，再考慮利用棄風(fēng)進(jìn)行供暖，能更有效可靠的實(shí)施風(fēng)電清潔供暖。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的供暖方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的供暖方案的系統(tǒng)流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

本發(fā)明依靠以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開了一種適用于棄風(fēng)消納的氣電一體化供暖系統(tǒng)，其具體包括風(fēng)電系統(tǒng)1、其他的常規(guī)電源系統(tǒng)2、燃?xì)忮仩t4、電力網(wǎng)絡(luò)5、熱管網(wǎng)6以及用戶端7；所述風(fēng)電系統(tǒng)1、其他的常規(guī)電源系統(tǒng)2、電力網(wǎng)絡(luò)5和用戶端7組成常規(guī)的電力網(wǎng)絡(luò)；所述燃?xì)忮仩t4、熱管網(wǎng)6以及用戶端7組成常規(guī)的供暖系統(tǒng)。常規(guī)的電力網(wǎng)絡(luò)和常規(guī)的供暖系統(tǒng)采用現(xiàn)有的技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都清楚，在此不再贅述其實(shí)現(xiàn)原理及過程。

本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例為：

在上述供電和供暖一體化系統(tǒng)之上設(shè)置風(fēng)電鍋爐3、處理器，所述風(fēng)電鍋爐3連接風(fēng)電系統(tǒng)，并將風(fēng)電系統(tǒng)的棄風(fēng)轉(zhuǎn)化為熱能，輸送給熱管網(wǎng)，最后輸送到用戶端。處理器用于獲取電力網(wǎng)絡(luò)的電力使用狀況，并根據(jù)電力使用狀況判斷是否開啟風(fēng)電鍋爐。

系統(tǒng)工作時(shí)，風(fēng)電系統(tǒng)1和常規(guī)電源2發(fā)電經(jīng)由電力網(wǎng)絡(luò)5向用戶7供電；所述風(fēng)電鍋爐3從所述電力網(wǎng)絡(luò)5獲取風(fēng)電加熱水向所述熱管網(wǎng)6供熱，所述燃?xì)忮仩t4由所述燃?xì)夤艿?提供天然氣進(jìn)行加熱后向所述熱管網(wǎng)6供熱，所述用戶7由所述熱管網(wǎng)6供熱。

電力負(fù)荷由風(fēng)電和常規(guī)電源共同滿足，其供熱則包括如下運(yùn)行模式：

模式1：在白天負(fù)荷量較大的時(shí)段，進(jìn)入電力峰段和平段，風(fēng)電主要用作上網(wǎng)供電，通過用戶7反饋給電力網(wǎng)和熱管網(wǎng)，電力網(wǎng)發(fā)信號(hào)給風(fēng)電鍋爐3不動(dòng)作，熱管網(wǎng)發(fā)信號(hào)給燃?xì)忮仩t4進(jìn)行供熱；

模式2：在深夜或者凌晨時(shí)段，電網(wǎng)用電低谷時(shí)段可接入的最大用電功率由電網(wǎng)峰谷差決定。根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差，可得現(xiàn)有配電設(shè)施下棄風(fēng)供暖方案最大供暖面積。

電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差為Δ時(shí)，最大供暖面積S_m計(jì)算公式為：

$S_m=\frac{{\mathrm{\η}}_1(1-{\mathrm{\η}}_2)T_s\mathrm{\Δ}}{{\mathrm{WT}}_h}$

其中，W為供暖系統(tǒng)的采暖熱指標(biāo)，T_s為電鍋爐蓄熱時(shí)間，T_h為供暖時(shí)間，η₁為風(fēng)電鍋爐的產(chǎn)熱效率，η₂為系統(tǒng)管網(wǎng)熱損耗。

當(dāng)求得的最大供暖面積S_m大于實(shí)際供暖面積S時(shí)，通過用戶7反饋給電力網(wǎng)和熱管網(wǎng)，電力網(wǎng)發(fā)信號(hào)給風(fēng)電鍋爐3供熱，熱管網(wǎng)發(fā)信號(hào)給燃?xì)忮仩t4不動(dòng)作；反之，當(dāng)最大供暖面積S_m小于等于實(shí)際供暖面積S時(shí)，風(fēng)電鍋爐3和燃?xì)忮仩t4一起動(dòng)作。

模式3：在極端天氣下，風(fēng)電量會(huì)出現(xiàn)極端情況，通過模式2的計(jì)算公式，實(shí)時(shí)判斷由風(fēng)電量與負(fù)荷量變化引起的供暖區(qū)域的大小關(guān)系，由用戶7實(shí)時(shí)向電力網(wǎng)和熱管網(wǎng)反饋信息，控制風(fēng)電鍋爐3和燃?xì)忮仩t4的投入，達(dá)到二者結(jié)合互補(bǔ)使用的效果，以確保達(dá)到供暖要求。

上述的實(shí)施例中所給出的系數(shù)和參數(shù)，是提供給本領(lǐng)域的技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)或使用發(fā)明的，發(fā)明并不限定僅取前述公開的數(shù)值，在不脫離發(fā)明的思想的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對上述實(shí)施例作出種種修改或調(diào)整，因而發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。