專利名稱：背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明屬于清潔能源綜合利用技術領域，涉及背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)及方法。
背景技術：
可再生能源具有綠色清潔的特點，近些年發(fā)展迅速。但以風電為例，風電在提供清潔低碳能源的同時，風電場的大規(guī)模并網也給電網安全經濟運行帶來了不利影響。傳統(tǒng)的調度問題是基于準確的負荷預測進行的。而風能受到氣候、海拔、地形以及溫度等多種自然因素的影響具有間歇性和隨機波動性，風速及風功率預測的難度較負荷預測要大得多。雖然目前國內外學者們己經對風能預測做了大量的相關研究工作，但是風電場出力的預測水平在很大程度上仍然無法滿足工程實際的要求，這給電力系統(tǒng)的調度工作帶來了相當大的困難。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題在于提供熱電聯產機組與制熱負荷聯合控制的風電出力調度系統(tǒng)與方法，通過對熱能、電能的綜合調控，實現風力等效發(fā)電出力與目標需求一致，提高風力發(fā)電的有效利用。本發(fā)明是通過以下技術方案來實現一種背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，包括用于產出電力和采暖熱水的背壓式熱電聯產機組；用于產出電力的風力發(fā)電機組；通過電力電纜網與背壓式熱電聯產機組和風力發(fā)電機組并聯的用戶的熱泵，熱泵消耗電力提供熱水給熱水式采暖散熱器；控制熱泵的熱泵遙控開關；采集用戶非采暖耗電量的電表；通過供熱管道網與背壓式熱電聯產機組相連接的用戶的熱水式采暖散熱器；熱水消耗計量表，檢測背壓式熱電聯產機組輸入熱水式采暖散熱器的熱水量；控制熱水式采暖散熱器的熱水式采暖散熱器遙控開關；第一遠程集中控制器，采集背壓式熱電聯產機組的包括供暖出力熱水流量和發(fā)電出力電量的產能信息，將采集的產能信息傳送給綜合調度控制裝置；第一遠程集中控制器還接收綜合調度控制裝置所發(fā)出的調度控制信號，并根據調度控制信號控制背壓式熱電聯產機組控制執(zhí)行裝置動作；第二遠程集中控制器，采集風力發(fā)電機組的發(fā)電出力電量的產能信息，將采集的產能信息傳送給綜合調度控制裝置；第三遠程集中控制器，記載有用戶的熱水式采暖散熱器與背壓式熱電聯產機組之間的管道距離信息，并采集包括用戶的非采暖用電量和熱水消耗計量表檢測到的熱水流入量和非采暖耗電量的耗能信息，還采集用戶輸入的熱慣性時間；將用戶的管道距離信息、采集的耗能信息和熱慣性時間傳送給綜合調度控制裝置；第三遠程集中控制器還接收綜合調度控制裝置所發(fā)出的調度控制信號，并根據調度控制信號驅動熱泵遙控開關和/或采暖散熱器遙控開關執(zhí)行動作；綜合調度控制裝置，根據的接收產能信息、用戶的管道距離信息和耗能信息，產生調控控制信號，向第一遠程集中控制器和/或第三遠程集中控制器發(fā)出調控控制信號。所述的綜合調度控制裝置根據接收的背壓式熱電聯產機組、風力發(fā)電機組的產能信息和用戶的耗能信息，在保證滿足電力供給和熱能供給的條件下，減少背壓式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量，減少熱水流量導致用戶所需要的供熱不足由熱泵消耗電力供熱來補償；綜合調度控制裝置發(fā)出包括背壓式熱電聯產機組在調度時間的供暖出力熱水流量和發(fā)電出力電量，背壓式熱電聯產機組提供的流入用戶的熱水式采暖散熱器熱水量和熱泵的采暖電力消耗量的調控控制信號。所述的熱泵在消耗電力供熱補償時，還考慮背壓式熱電聯產機組提供的熱水流到用戶的時間和熱慣性時間。所述綜合調度控制裝置包括接收背壓式熱電聯產機組和風力發(fā)電機組的產能信息，用戶的耗能信息以及用戶管道距離信息的第一數據接收單元；將接收到的所有數據進行解碼的數據解碼器單元；對解碼后的所有數據進行存儲的數據存儲器單元；生成調度控制信號的調度控制信號計算單元；將所述調度控制信號進行編碼的信號編碼器；及將編碼后的調度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器、第三遠程集中控制器的發(fā)送單元。所述的綜合調度控制裝置通過電力光纖與云計算服務系統(tǒng)連接，并驅動云計算服務系統(tǒng)計算，以獲得調度控制信號；綜合調度控制裝置通過電力光纖接收云計算服務系統(tǒng)獲得的調度控制信號，然后經由電力電纜或無線傳輸方式將調度控制信號傳送給第一遠程集中控制器和/或第三遠程集中控制器。所述熱水式采暖散熱器遙控開關，通過第三遠程集中控制器以遙控方式與綜合調度控制裝置耦合；熱泵遙控開關，通過第三遠程集中控制器以遙控方式與綜合調度控制裝置耦合；熱泵上還設有熱泵專用電能表，檢測其采暖的耗電量，該耗電量并被第三遠程集中控制器所采集；背壓式熱電聯產機組控制執(zhí)行裝置，通過第一遠程集中控制器以遙控方式與綜合調度控制裝置耦合；背壓式熱電聯產機組控制執(zhí)行裝置根據調度控制信號執(zhí)行動作。所述第三遠程集中控制器包括非采暖電表脈沖計數器、采暖熱水流量脈沖計數器、脈沖信號編碼轉換器、計量信號放大發(fā)射器，及相互連接的控制信號接收解碼器和遙控信號發(fā)生器；非采暖電表脈沖計數器連接用戶非采暖電表，用于檢測用戶非采暖耗電數據，用戶非采暖耗電數據經過脈沖信號編碼轉換器及計量信號放大發(fā)射器處理后傳送至綜合調度控制裝置；
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采暖熱水流量脈沖計數器連接熱水式采暖散熱器熱水消耗計量表，用于檢測熱水流入量，熱水流入量再經過脈沖信號編碼轉換器及計量信號放大發(fā)射器處理生成信號，與用戶管道信息一起傳送至綜合調度控制裝置；控制信號接收解碼器，接收綜合調度控制裝置發(fā)出的調度控制信息并進行解碼， 然后通過控制信號遙控發(fā)射器將控制信號發(fā)送給熱泵遙控開關、熱水式采暖散熱器流水閥門遙控開關執(zhí)行動作。所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)的調度方法，包括以下步驟在0 ΤΧΔΤ時間段內，ΔΤ為采樣周期，T為采集的次數，綜合調度控制裝置根據接收的背壓式熱電聯產機組、風力發(fā)電機組的產能信息，預測出未來一段時間T 2TX ΔΤ的產能信息，再結合0 TX ΔΤ時間段內用戶的耗能信息，在保證滿足電力供給和熱能供給的條件下，減少背壓式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量，減少熱水流量導致用戶所需要的供熱不足由熱泵消耗電力供熱來補償，并考慮背壓式熱電聯產機組提供的熱水流到用戶的時間和熱慣性時間，計算出補充量；然后在T 2TX Δ T時間段，綜合調度控制裝置以Δ T為調控周期，根據電力供給和熱能供給的預測和調度計算生成調度控制信號并發(fā)送，第一遠程集中控制器接收調度控制信號后控制背壓式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量和發(fā)電出力電量，第三遠程集中控制器接收調度控制信號后，控制熱泵消耗電力供熱來補償熱水式采暖散熱器熱水減少導致的供熱不足。所述的綜合調度控制裝置的調度控制信號的生成包括以下步驟1)采集變量1. 1)采集背壓式熱電聯產機組在0 TX八！“時間段的發(fā)電出力？-⑴和熱出力 Hqip(t)，并發(fā)送到綜合調度控制裝置；ΔΤ為采樣周期，T為采集的次數，T為自然數；采集0 M號風力發(fā)電機在0 TX Δ T時間段的發(fā)電出力尸； ^)，并發(fā)送到綜合調度控制裝置；1. 2)采集0 TX Δ T時間段內，0 N個用戶的以下信息用戶距熱源背壓式熱電聯產機組的管道距離S”非采暖耗電量Pi (t)、背壓式熱電聯產機組提供給熱水式采暖散熱器的耗熱量Hi (t)、熱泵的裝機容量ifHP和用戶輸入的熱慣性時間Ti,并發(fā)送到綜合調度控制裝置；2)計算以下變量 2. 1)計算風力發(fā)電機在0 TX ΔΤ時間段的總出
權利要求
1.一種背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，其特征在于，包括用于產出電力和采暖熱水的背壓式熱電聯產機組(A)；用于產出電力的風力發(fā)電機組(B)；通過電力電纜網(113)與背壓式熱電聯產機組㈧和風力發(fā)電機組⑶并聯的用戶的熱泵(108)，熱泵(108)消耗電力提供熱水給熱水式采暖散熱器(110)；控制熱泵(108)的熱泵遙控開關(117)；采集用戶非采暖耗電量的電表；通過供熱管道網(114)與背壓式熱電聯產機組(A)相連接的用戶的熱水式采暖散熱器(110)；熱水消耗計量表(111)，檢測背壓式熱電聯產機組(A)輸入熱水式采暖散熱器(110) 的熱水量；控制熱水式采暖散熱器(110)的熱水式采暖散熱器遙控開關(116)；第一遠程集中控制器(1121)，采集背壓式熱電聯產機組(A)的包括供暖出力熱水流量和發(fā)電出力電量的產能信息，將采集的產能信息傳送給綜合調度控制裝置(11 ；第一遠程集中控制器(1121)還接收綜合調度控制裝置(11 所發(fā)出的調度控制信號，并根據調度控制信號控制背壓式熱電聯產機組控制執(zhí)行裝置(118)動作；第二遠程集中控制器(1122)，采集風力發(fā)電機組(B)的發(fā)電出力電量的產能信息，將采集的產能信息傳送給綜合調度控制裝置(115)；第三遠程集中控制器(1123)，記載有用戶的熱水式采暖散熱器(110)與背壓式熱電聯產機組(A)之間的管道距離信息，并采集包括用戶的非采暖用電量和熱水消耗計量表(111)檢測到的熱水流入量和非采暖耗電量的耗能信息，還采集用戶輸入的熱慣性時間； 將用戶的管道距離信息、采集的耗能信息和熱慣性時間傳送給綜合調度控制裝置(115)；第三遠程集中控制器(112 還接收綜合調度控制裝置(11 所發(fā)出的調度控制信號， 并根據調度控制信號驅動熱泵遙控開關(117)和/或采暖散熱器遙控開關(116)執(zhí)行動作；綜合調度控制裝置(115)，根據的接收產能信息、用戶的管道距離信息和耗能信息，產生調控控制信號，向第一遠程集中控制器(1121)和/或第三遠程集中控制器(112 發(fā)出調控控制信號。
2.根據權利要求1所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，其特征在于，綜合調度控制裝置(11 根據接收的背壓式熱電聯產機組(A)、風力發(fā)電機組(B)的產能信息和用戶的耗能信息，在保證滿足電力供給和熱能供給的條件下，減少背壓式熱電聯產機組(A)的供暖出力熱水流量，減少熱水流量導致用戶所需要的供熱不足由熱泵(108) 消耗電力供熱來補償；綜合調度控制裝置(11 發(fā)出包括背壓式熱電聯產機組(A)在調度時間的供暖出力熱水流量和發(fā)電出力電量，背壓式熱電聯產機組提供的流入用戶的熱水式采暖散熱器(110) 熱水量和熱泵(108)的采暖電力消耗量的調控控制信號。
3.根據權利要求2所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，其特征在于，在熱泵(108)消耗電力供熱補償時，還考慮背壓式熱電聯產機組㈧提供的熱水流到用戶的時間和熱慣性時間。
4.根據權利要求1所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合調度控制裝置(11 包括接收背壓式熱電聯產機組(A)和風力發(fā)電機組(B)的產能信息，用戶的耗能信息以及用戶管道距離信息的第一數據接收單元O01)；將接收到的所有數據進行解碼的數據解碼器單元O02)；對解碼后的所有數據進行存儲的數據存儲器單元O03)；生成調度控制信號的調度控制信號計算單元O04)；將所述調度控制信號進行編碼的信號編碼器O05)；及將編碼后的調度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器(1121)、第三遠程集中控制器 (1123)的發(fā)送單元(206)。
5.根據權利要求1所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，其特征在于，綜合調度控制裝置(115)通過電力光纖(120)與云計算服務系統(tǒng)(917)連接，并驅動云計算服務系統(tǒng)(917)計算，以獲得調度控制信號；綜合調度控制裝置(11 通過電力光纖 (120)接收云計算服務系統(tǒng)(917)獲得的調度控制信號，然后經由電力電纜或無線傳輸方式將調度控制信號傳送給第一遠程集中控制器(1121)和/或第三遠程集中控制器(1123)。
6.根據權利要求1所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，其特征在于，所述熱水式采暖散熱器遙控開關(116)，通過第三遠程集中控制器(112 以遙控方式與綜合調度控制裝置(11 耦合；熱泵遙控開關(117)，通過第三遠程集中控制器(1123) 以遙控方式與綜合調度控制裝置(11 耦合；熱泵(108)上還設有熱泵專用電能表(109)， 檢測其采暖的耗電量，該耗電量并被第三遠程集中控制器所采集；背壓式熱電聯產機組控制執(zhí)行裝置(118)，通過第一遠程集中控制器(1121)以遙控方式與綜合調度控制裝置(11 耦合；背壓式熱電聯產機組控制執(zhí)行裝置(118)根據調度控制信號執(zhí)行動作。
7.根據權利要求1所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)，其特征在于，所述第三遠程集中控制器(112 包括非采暖電表脈沖計數器、采暖熱水流量脈沖計數器、脈沖信號編碼轉換器、計量信號放大發(fā)射器，及相互連接的控制信號接收解碼器和遙控信號發(fā)生器；非采暖電表脈沖計數器連接用戶非采暖電表，用于檢測用戶非采暖耗電數據，用戶非采暖耗電數據經過脈沖信號編碼轉換器及計量信號放大發(fā)射器處理后傳送至綜合調度控制裝置(115)；采暖熱水流量脈沖計數器連接熱水式采暖散熱器熱水消耗計量表(111)，用于檢測背壓式熱電聯產機組提供的熱水流入量，熱水流入量再經過脈沖信號編碼轉換器及計量信號放大發(fā)射器處理生成信號，與用戶管道信息一起傳送至綜合調度控制裝置(115)；控制信號接收解碼器，接收綜合調度控制裝置(11 發(fā)出的調度控制信息并進行解碼，然后通過控制信號遙控發(fā)射器將控制信號發(fā)送給熱泵遙控開關(117)、熱水式采暖散熱器流水閥門遙控開關(116)執(zhí)行動作。
8.權利要求1所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)的調度方法，其特征在于，包括以下步驟在0 TX Δ T時間段內，Δ T為采樣周期，T為采集的次數，綜合調度控制裝置根據接收的背壓式熱電聯產機組、風力發(fā)電機組的產能信息，預測出未來一段時間T 2ΤΧ Δ T的產能信息，再結合0 TX △ T時間段內用戶的耗能信息，在保證滿足電力供給和熱能供給的條件下，減少背壓式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量，減少熱水流量導致背壓式熱電聯產機組發(fā)電出力減少由風力發(fā)電來補償，減少熱水流量導致用戶所需要的供熱不足由熱泵消耗電力供熱來補償，并考慮背壓式熱電聯產機組提供的熱水流到用戶的時間和熱慣性時間，計算出補充量；然后在T 2TX Δ T時間段，綜合調度控制裝置以ΔΤ為調控周期，根據電力供給和熱能供給的預測和調度計算生成調度控制信號并發(fā)送，第一遠程集中控制器接收調度控制信號后控制背壓式熱電聯產機組的供暖出力熱水流量和發(fā)電出力電量，第三遠程集中控制器接收調度控制信號后，控制熱泵消耗電力供熱來補償熱水式采暖散熱器熱水減少導致的供熱不足。
9.如權利要求8所述的背壓式熱電聯產機組與風電出力供熱調度系統(tǒng)的調度方法，其特征在于，綜合調度控制裝置的調度控制信號的生成包括以下步驟1)采集變量\1. 1)采集背壓式熱電聯產機組在O TX ΔΤ時間段的發(fā)電出力PCHP(t)和熱出力 Hqip(t)，并發(fā)送到綜合調度控制裝置；ΔΤ為采樣周期，T為采集的次數，T為自然數；采集0 M號風力發(fā)電機在0 TX Δ T時間段的發(fā)電出力尸ΠΟ，并發(fā)送到綜合調度控制裝置；\1.2)采集0 TX ΔΤ時間段內，0 N個用戶的以下信息用戶距熱源背壓式熱電聯產機組的管道距離S”非采暖耗電量Pi (t)、背壓式熱電聯產機組提供給熱水式采暖散熱器的耗熱量Hi (t)、熱泵的裝機容量ifHP和用戶輸入的熱慣性時間Ti,并發(fā)送到綜合調度控制裝置；2)計算以下變量M\2.1)計算風力發(fā)電機在0 TX ΔΤ時間段的總出力凡^⑴二工^^⑴；然后根據總出力，利用統(tǒng)計分析方法，預測τ 2ΤΧ ΔΤ時間段的風力發(fā)電機總出力
全文摘要
本發(fā)明公開了熱電聯產機組與制熱負荷聯合控制的風電出力調度系統(tǒng)與方法，通過背壓式熱電聯產機組與制熱負荷的聯合控制，調節(jié)風電的等效發(fā)電與系統(tǒng)實際需求趨于一致，減小并網的壓力；用戶采用熱水散熱器和熱泵耗電兩種方式供熱，其中的熱水來源于熱電聯產機組，電力由熱電聯產機組與風力發(fā)電機組聯合提供，在保證滿足電力供給和熱能供給的條件下，減少供暖出力熱水流量，由消耗電力供熱來補償，耗電供熱既可以補償熱水供暖的不足，也可以增加電力低谷時段的負荷，根據用電負荷的變化與風力發(fā)電配合來調節(jié)，使得調節(jié)后的風力等效電力與實際需要的風力處理相差最小。
文檔編號F03D9/00GK102506452SQ20111032433
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月23日 優(yōu)先權日2011年10月23日
發(fā)明者何建軍, 侯興哲, 劉欣宇, 吳鍇, 徐瑞林, 胡曉銳, 龍虹毓 申請人:西安交通大學, 重慶市電力公司, 重慶市電力公司電力科學研究院