CN101950964A - 一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统及调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其包括：热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵、电能表、散热器、耗热计量表及采集所述电能表检测的耗电数据及耗热计量表检测的采暖耗热数据获取调度控制信号、并控制所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器运行的调度控制装置。本发明针对电力负荷非高峰时段的节能调度和低谷时段的节能调峰，对热电联产机组和纯凝汽式火电机组进行采暖供热负荷与电力出力最优分配与控制以减少总能耗，达到节能目的。

Description

一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统及调度方法

技术领域

本发明涉及热电联产供能系统，尤其涉及一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统及控制该系统的调度方法。

背景技术

现有的电网中包括两种发电模式：一种是单独由热电联产机组发电出力提供电能，另一种是单独由纯凝汽式火电机组发电出力提供电能。这两种发电机组各自独立运行。其中热电联产机组为终端用户供应电能的同时提供采暖热能。而纯凝汽式火电机组只能提供给终端用户电能，热能则需要靠另外的热能厂来供应。

在电网负荷处于非高峰时段，电网需要调度纯凝汽式火电机组以较低发电出力运行，以实现电网有功功率节能调度功能。在电网负荷处于低谷时段，电网需要调度纯凝汽式火电机组以低负荷运行，以实现基本调峰辅助服务功能。上述两种情况都使得现行纯凝汽式火电机组偏离低于额定设计工况运行，效率急剧下降，导致能源浪费。

热电联产机组运行的物理状态受到“以热定电”的运行工况图限制。即在一定供热量情况下，存在最小发电量和最大发电量限制。如图1表示的是型号为C12-3.43/0.490(D56)的汽轮机热电联产机组供热和发电出力的运行工况图。对应每一个采暖抽气量Q的物理状态，允许热电联产机组有最小发电出力P_min和最大发电出力P_max。针对一定的电网总负荷，在满足一定的采暖负荷的情况下，热电联产机组大于最小发电出力的部分，该出力是多少才是节能的呢？

公告号为CN1259834C的中国发明专利揭示了一种双源供暖空调系统及利用该系统采暖供热/供冷的方法。该专利解决了将热电联产生产的电能与采暖热能充分利用的问题。

公告号为CN100580327C的中国发明专利揭示了一种热电联产供能方法及系统。该专利将居民采暖用户划分为空调器热泵采暖和散热器供暖用户，由热电联产机组单独向上述采暖用户分别提供电能和采暖热能供其冬季采暖需要，以提高能源利用。

由此可见，上述两件专利都只是解决了单独如何有效利用热电联产机组产出的电能和热能的问题。而并未解决与纯凝汽式火电机组配合情况下如何控制热电联产机组应该承担的采暖和发电出力为多少才能够节能的问题。

现有技术中没有对热电联产机组和纯凝汽式火电机组进行联合调度控制的系统及方法，使得单独运行的热电联产机组和纯凝汽式火电机组不可避免的浪费能源。

发明内容

本发明的目的是建立一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统及调度方法，使得该系统在涉及电力负荷非高峰时段节能调度和低谷时段节能调峰时，对热电联产机组和纯凝汽式火电机组进行最优电力负荷和采暖供热负荷分配与控制，以满足终端用户的采暖供热量和非采暖用电量的需求，并减少总能耗达到节能目的。

本发明的目的之一是：提供一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其包括：用于产出电能和采暖热能的热电联产机组；用于产出电能的纯凝汽式火电机组；通过输电线路与所述热电联产机组与纯凝汽式火电机组并联的空调器热泵，所述空调器热泵可由所述热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动而产生采暖热能；电能表，包括与所述空调器热泵相耦合的第一电能表、及与终端用户的其他电器耦合的第二电能表，所述第一电能表用于检测所述空调器热泵采暖的耗电数据，所述第二电能表用于检测非采暖电力消费的耗电数据；通过供热管道与所述热电联产机组相连接的散热器，所述热电联产机组加热的水或蒸汽流入所述散热器中产生采暖热能；用于获得所述散热器的采暖耗热数据的耗热计量表；及采集所述电能表检测的耗电数据及耗热计量表检测的采暖耗热数据获取调度控制信号、并控制所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器运行的调度控制装置。

本发明的目的之一是：提供一种用于控制包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的调度方法，其包括：

由热电联产机组产出采暖热能和电能、纯凝汽式火电机组产出电能；

在终端用户仅采用散热器进行采暖供热的模式下，热电联产机组产出的热能提供给终端用户的散热器进行采暖，热电联产机组产生的电能与纯凝汽式火电机组产出的电能全部提供给终端用户的非采暖电力消耗，通过耗热计量表检测的采暖耗热数据获得总的采暖供热负荷，通过电能表检测的耗电数据获得总的非采暖电力负荷；

所述调度控制装置采集所述的总的采暖供热负荷和非采暖电力负荷，并获取在终端用户采用散热器采暖供热和空调器热泵采暖供热的并行模式下的调度控制信号，其中在该并行模式下，所述热电联产机组产出的热能提供给终端用户的散热器进行采暖，所述热电联产机组产出的电能与纯凝汽式火电机组产出的电能的一部分提供给终端用户的非采暖电力负荷，另一部分提供给终端用户的空调器热泵进行采暖；

所述调度控制装置再将所述的调度控制信号传递给：

热电联产机组，调节热电联产机组的燃料输入，进而控制热电联产机组的发电出力和采暖供热出力；

纯凝汽式火电机组，调节纯凝汽式火电机组的燃料输入，进而控制纯凝汽式火电机组的发电出力；

空调器热泵，开启其对应的部分用户的空调器热泵的采暖控制开关，使用热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动空调器热泵提供采暖；及

散热器，开启其对应的部分终端用户的散热器开关阀门，使得热电联产机组产生的采暖热水或蒸汽通过采暖供热管道流入散热器产生采暖热能。

本发明的有益效果在于：本发明所述的系统采用热电联产机组与纯凝汽式火电机组联合产出发电出力提供电能给终端用户。其中一部分发电出力提供给部分终端用户的空调器热泵以满足采暖用电需求，其另一部分发电出力则提供给终端用户的其他电器以满足非采暖电力需求。另外，热电联产机组产出的热能提供给部分终端用户的散热器。本发明所述的系统还设有能将本来独立运行的凝汽式火电机组和热电联合机组联合控制调度的调度控制装置，使得涉及电力负荷非高峰时段节能调度和低谷时段节能调峰时，该调度控制装置可根据终端用户的负荷能耗的需求调节热电联产机组的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、纯凝汽式火电机组的燃料消耗量及发电出力、终端用户的空调器热泵采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器的采暖供热量，实现电网与热网的综合节能调度与调峰。并有效减少热电联产机组与纯凝汽式火电机组的总能源消耗，避免浪费燃料资源、达到节能目的。

本发明所述的调度方法能将本来独立运行的凝汽式火电机组和热电联合机组联合调度。采用本发明所述的调度方法能够针对所述热电联产机组的发电出力和采暖出力、纯凝汽式火电机组发电出力、终端用户的空调器热泵采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器的采暖供热量进行最优化调度控制，将有效减少热电联产机组与纯凝汽式火电机组的总能源消耗。从而避免浪费燃料资源、达到节能目的。

采用本发明所述的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统及调度方法建立城市综合供电网与供热网，可将热电联产机组和纯凝汽式火电机组所提供的采暖与电力供给实现综合调度，从而达到节能减排的目的。

附图说明

图1是现有技术中的一种热电联产机组采暖供热出力和发电出力的运行工况图；

图2是符合本发明的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的结构框图；

图3是包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的连接示意图；

图4是图3所示的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统中的电能表的电路示意图；

图5是包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的调度控制装置的结构框图；

图6是图5所示的控制信号生成单元的结构示意图；

图7是图5所示的控制信号通讯单元中的远程抄表装置的结构示意图；

图8是图5所示的控制信号执行单元中的热电联产机组执行装置的结构示意图；

图9是图5所示的控制信号执行单元中的纯凝汽式火电机组执行装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

请参照图2，符合本发明的一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统包括热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108、电能表109、散热器110、耗热计量表111及调度控制装置100。

请参照图3，符合本发明的一个具体实施例中，所述热电联产机组A，用于产出电能和采暖热能。该热电联产机组A包括锅炉104、透平105、热网加热器106、及交流发电机107。其中锅炉104燃烧燃料获得采暖热能加热蒸汽，通过蒸汽管道将饱和热蒸汽送至透平105获得机械能，该机械能驱动交流发电机107发出电能，热电联产机组发电余热被发送至热网加热器106生产采暖用热水。其中，热机采用水蒸汽朗肯循环，或以水蒸气朗肯循环为底层循环的布雷顿-郎肯热力联合循环，其供水温度可在65～80℃的范围内调节。交流发电机107发出的电能通过输电线路113输送给终端用户的空调器热泵108和其他电器(例如图4中所示的照明用电器、电源插座及家用电器等)。终端用户处的空调器热泵108在电能的驱动下可为使用空调器热泵108的终端用户提供采暖供热。热网加热器106生产的采暖用热水通过供热管道114传送给终端用户的散热器110提供采暖供热。所述热电联产机组A还设有输入蒸汽量的阀门①、采暖供热出力抽汽量阀门②及发电蒸汽量阀门③。

所述纯凝汽式火电机组B用于产出电能。所述纯凝汽式火电机组B包括锅炉101、透平102及交流发电机103。锅炉101燃烧燃料获得采暖热能通过管道送至透平102获得机械能，该机械能驱动交流发电机103发出电能。交流发电机103发出的电能通过输电线路113输送给终端用户的空调器热泵108和其他电器。其中终端用户处的空调器热泵108可在电能的驱动下为空调用户提供采暖供热。所述纯凝汽式火电机组B还包括控制输入蒸汽量的阀门④。

所述终端用户处的空调器热泵108通过输电线路113与所述热电联产机组A与纯凝汽式火电机组B并联，可由所述热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B产生的电能联合驱动空调器热泵108产生采暖热能，进而为空调用户提供采暖供热。所述空调器热泵108还包括空调器热泵开关⑤。

请参照图4，所述电能表109包括与所述空调器热泵108耦合的第一电能表116及与终端用户的其他电器耦合的第二电能表117。第一电能表116通过导线与空调器热泵108单独连接，用于检测所述空调器热泵108采暖的耗电数据。第二电能表117通过导线与终端用户的其他电器连接，例如图4中所示的照明用电器、电源插座及家用电器，但不仅仅限制于此。所述第二电能表117用于检测终端用户的非采暖电力消费的耗电数据。

请参照图3，所述散热器110，通过供热管道114与所述热电联产机组A相连接，并由所述热电联产机组A产出的加热的水或蒸汽流入所述散热器110中产生采暖热能。所述耗热计量表111，与所述散热器110相耦合，用于检测所述散热器110的采暖耗热数据。所述散热器110设有开关阀门⑥。

请参照图5，所述调度控制装置100用于根据获得的耗电数据和采暖耗热数据，获取最优的热电联产机组A的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量及发电出力、终端用户的空调器热泵108采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器110的采暖供热量的调度控制信号，并根据该调度控制信号控制所述热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108及散热器110运行。所述调度控制装置包括调度控制信号生成单元115、调度控制信号通讯单元112、113及调度信号执行单元118。所述调度控制信号生成单元115用于获取最优的热电联产机组A的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量及发电出力、终端用户的空调器热泵108采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器110的采暖供热量的调度控制信号。所述调度控制信号通讯单元112、113，与所述调度控制信号生成单元115连接，用于传输所述调度控制信号。所述调度控制信号执行单元118，包括热电联产机组执行装置119、纯凝汽式火电机组执行装置120、空调器热泵的开关执行装置121及散热器的开关执行装置122，所述调度控制信号执行单元118根据获得的调度控制信号控制其连接的调度对象的动作。

请参照图6，所述调度控制信号生成单元115其包括数据接收单元201、数据解码器单元202、数据存储器单元203、调度控制信号计算单元204、信号转换编码器205及信号收发单元206。所述数据接收单元201用于接收所述耗电数据和采暖耗热数据。所述数据解码器单元202，用于将接收的耗电数据和采暖耗热数据进行解码。所述数据存储器单元203，用于对所述解码后的耗电数据和采暖耗热数据进行存储。所述信号转换编码器205，将所述调度控制信号进行编码。所述信号收发单元206，将编码后的调度控制信号传递给热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108及散热器110。

所述调度控制信号通讯单元包括远程抄表装置112及输电线路113。所述输电线路113在本实施例中为低压输电线路，在其他实施例中，输电线路还可以由有线固网通讯线路、或无线通讯网络代替。所述输电线路113连接所述调度控制信号生成单元115与热电联产机组执行装置119及纯凝汽式火电机组执行装置120，所述调度控制信号生成单元115通过输电线路113将调度控制信号发送给热电联产机组执行装置119及纯凝汽式火电机组执行装置120。

请参照图7，所述远程抄表装置112包括依次连接的第一电能表脉冲计数器、采暖热水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器；及连接在一起的控制信号接收编码器和控制信号遥控发射器。所述第一电能表脉冲计数器与所述第一电能表116连接，用于接收和处理第一电能表116检测的耗电数据。所述采暖热水流量脉冲计数器与耗热计量表111连接，用于接收和处理耗热计量表111检测的散热器110的采暖耗热数据。所述耗电数据及采暖耗热数据经脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后通过电力线传送至所述调度控制信号生成单元115。在其他实施例中，所述耗电数据及采暖耗热数据经脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后还可以通过CDMA，GPRS等无线数据传输装置与方式传送至所述调度控制信号生成单元115。另外，控制信号接收编码器和控制信号遥控发射器将调度控制信号生成单元115生成的调度控制信号发送给空调器热泵108的空调器热泵开关⑤及散热器110的开关阀门⑥。

请参照图3及图5，所述调度控制信号执行单元118，包括热电联产机组执行装置119、纯凝汽式火电机组执行装置120、空调器热泵开关执行装置121及散热器开关执行装置122。所述调度控制信号执行单元118根据获得的调度控制信号监测其连接的调度对象的状态和控制其连接的调度对象的动作。其中所述调度对象包括：由所述热电联产机组执行装置119控制的热电联产机组A的燃料输入、采暖供热出力及发电出力；由所述纯凝汽式火电机组执行装置120控制的纯凝汽式火电机组B的燃料输入和发电出力；由所述空调器热泵开关执行装置121控制的位于终端用户处的空调器热泵开关⑤；及由散热器开关阀门执行装置122控制的位于终端用户处的散热器开关阀门⑥。

请参照图8，所述热电联产机组执行装置119用于控制热电联产机组A的燃料输入、采暖供热出力及发电出力。所述热电联产机组执行装置119通过电力传输线301与调度控制信号生成单元115连接。本实施例采用基于电力传输线301的远程控制装置实现数据传输功能，然而并不仅仅局限于此，也可以采用其他方式。例如CDMA，GPRS等无线数据传输装置与方式，或者基于Internet的数据传输方式。该热电联产机组执行装置119包括调度控制信号收发编码存储器302、驱动电路303及机械齿轮控制装置304，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器302解码以后生成热电联产机组调度控制指令，经过驱动电路303输出的电力拖动信号触发机械齿轮控制装置304，机械齿轮控制装置304再控制热电联产机组A的输入蒸汽量阀门①动作、采暖供热出力抽汽量阀门②动作及发电蒸汽量阀门③动作。从而控制所述热电联产机组A的燃料输入、采暖用途抽汽流量及发电用途蒸汽流量。

请参照图9，所述纯凝汽式火电机组执行装置120用于控制所述纯凝汽式火电机组B的燃料输入，进而控制其发电出力。所述纯凝汽式火电机组执行装置120通过电力传输线401与调度控制信号生成单元115连接。该纯凝汽式火电机组执行装置120包括调度控制信号收发编码存储器402、驱动电路403及机械齿轮控制装置404，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器402解码以后生成纯凝汽式火电机组调度控制指令，经过驱动电路403输出的电力拖动信号触发机械齿轮控制装置404，机械齿轮控制装置404再控制纯凝汽式火电机组B的输入蒸汽量阀门④动作。从而控制纯凝汽式火电机组B的发电出力。

符合本发明的一种用于控制包含热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B的系统的调度方法，其包括：

由热电联产机组A产出采暖热能和电能、纯凝汽式火电机组B产出电能；

在终端用户仅采用散热器110进行采暖供热的模式下，所述的热电联产机组A产出的热能提供给所述终端用户的散热器110进行采暖，所述的热电联产机组A产生的电能与纯凝汽式火电机组B产出的电能全部提供给终端用户的非采暖电力消耗，通过耗热计量表111检测的采暖耗热数据获得总的采暖供热负荷，通过电能表109检测的耗电数据获得总的非采暖电力负荷；

所述调度控制装置100采集所述的总的采暖供热负荷和非采暖电力负荷，获取在终端用户采用散热器采110暖供热和空调器热泵108采暖供热的并行模式下的调度控制信号，在该并行模式下，所述热电联产机组A产出的热能提供给终端用户的散热器110进行采暖，所述热电联产机组A产出的电能与纯凝汽式火电机组B产出的电能的一部分提供给终端用户的非采暖电力消耗，另一部分提供给终端用户的空调器热泵108进行采暖；

所述调度控制装置100再将所述的调度控制信号传递给：

热电联产机组A，调节热电联产机组A的燃料输入，进而控制热电联产机组的发电出力和采暖供热出力；

纯凝汽式火电B，调节纯凝汽式火电机组B的燃料输入，进而控制纯凝汽式火电机组的发电出力；

空调器热泵108，开启部分终端用户的空调器热泵108的采暖控制开关⑤，使用热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B产生的电能驱动空调器热泵108提供采暖；及

散热器110，开启其部分终端用户的散热器110开关阀门⑥，使得热电联产机组A产生的采暖热水或蒸汽通过采暖供热管道流入散热器110产生采暖热能。

其中，所述的在终端用户仅采用散热器110进行采暖供热的模式下，获取总的采暖供热负荷包括以下步骤：

通过耗热计量表111检测第j个终端用户处的散热器110的采暖耗热量

根据公式(1)获得总的采暖供热负荷Q^*：

$Q^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j^{*}---\left(1\right).$

其中，所述的在终端用户仅采用散热器110进行采暖供热的模式下，获取总的非采暖电力负荷包括以下步骤：

通过第二电能表117检测第j个终端用户处的非采暖耗电量

其与热电联产机组的发电出力E^*、纯凝汽式火电机组的发电出力

相关；根据公式(2)获得总的非采暖电力负荷

$E_{\mathrm{sum}}^{*}=E^{*}+E_{\mathrm{CON}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^j{e}_j^{*}---\left(2\right).$

其中，所述的获取在终端用户采用散热器采110暖供热和空调器热泵108采暖供热的并行模式下的调度控制信号由所述调度控制装置100的调度控制信号生成单元115执行，包括以下步骤：

步骤一：针对前述的在终端用户仅采用散热器110进行采暖供热的模式下，获得的总的采暖供热负荷Q^*、热电联产机组A的发电出力E^*及纯凝汽式火电机组B的发电出力

根据公式(3)和(4)得到该模式下热电联产机组A的燃料消耗量F^*、和纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量G^*：

F^*＝f(Q^*，E^*) (3)；

$G^{*}=g\left(E_{\mathrm{CON}}^{*}\right)---\left(4\right);$

步骤二：针对前述的在终端用户采用散热器110采暖供热和空调器热泵108采暖供热的并行模式下，检测第j个终端用户的空调器热泵的制热性能系数COP_j，并根据公式(5)～(13)建立热电联产机组A的燃料消耗量F、采暖供热出力Q及发电出力E、纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量G及发电出力E_CON、第j个终端用户的空调器热泵的采暖电力消耗量

第j个终端用户的散热器的采暖供热量q_j之间的约束关系：

E_min＝p_min(Q)  (5)；

E_max＝p_max(Q)  (6)；

Q≤Q^*          (7)

E_min≤E≤E_max  (8)；

$Q^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}=Q+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}---\left(9\right);$

$E_{\mathrm{sum}}^{*}=E+E_{\mathrm{CON}}-{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{e}_j^{\mathrm{EHP}}---\left(10\right);$

$Q={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j---\left(11\right)$

F＝f(Q，E)  (12)；

G＝g(E_CON)  (13)；

其中：E_min，E_max分别代表该热电联产机组A在采暖供热出力Q下的最小和最大发电出力；

代表所有终端用户的散热器110的采暖供热量；代表所有终端用户处的空调器热泵108采暖供热量；

代表所有终端用户的空调器热泵108采暖电力消耗量；

步骤三：以满足总的采暖供热负荷Q^*与非采暖电力负荷

为目标，以步骤一中获得的热电联产机组A的燃料消耗量F^*和纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量G^*为比较对象，建立最小化目标函数(14)，采用“混合整数非线性规划”方法求解获得最优的调度控制信号：热电联产机组A的燃料消耗量F、采暖供热出力Q及发电出力E、纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量G及发电出力E_CON、第j个终端用户的空调器热泵108的电力消耗量

第j个终端用户的散热器110的采暖供热量q_j：

Minimum：ΔFuel＝(F+G)-(F^*+G^*) (14)；

其中ΔFuel是总的燃料节能量。该值为负值，所以求取最小值。

所述调度控制装置100再将生成的调度控制信号传递给：热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B、空调器热泵108及散热器110。其中热电联产机组A、纯凝汽式火电机组B的调度控制信号通过输电线路113(输电线路)传输，空调器热泵108及散热器110的调度控制信号通过远程抄表装置112传输。

热电联产机组执行装置119接收到调度控制信号后，调节热电联产机组A的燃料输入、进而控制热电联产机组的发电出力和采暖供热出力。

纯凝汽式火电机组执行装置120接收到调度控制信号后，调节纯凝汽式火电机组B的燃料输入，进而控制纯凝汽式火电机组B的发电出力.

空调器热泵执行装置121接收到调度控制信号后，开启部分终端用户的空调器热泵108的采暖控制开关⑤，使用热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B产生的电能驱动空调器热泵108提供采暖。

散热器执行装置122接收到调度控制信号后，开启其对应的部分终端用户的散热器110开关阀门⑥，使得热电联产机组A产生的采暖热水或蒸汽通过供热管道流入散热器110产生采暖热能。

本发明采用热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B联合为终端用户提供采暖供热出力和发电出力，并且设有将凝汽式火电机组A和热电联合机组B联合控制调度的调度控制装置100。使得涉及电力负荷非高峰时段节能调度和低谷时段节能调峰时，该调度控制装置100可根据终端用户的负荷能耗的需求调节热电联产机组A的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、纯凝汽式火电机组B的燃料消耗量及发电出力、终端用户的空调器热泵108采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器110的采暖供热量，实现电网与热网的综合节能调度与调峰。并有效减少热电联产机组A与纯凝汽式火电机组B的总能源消耗，避免浪费燃料资源、达到节能目的。

本发明所述的调度方法能将本来独立运行的凝汽式火电机组A和热电联合机组B联合调度。采用本发明所述的调度方法能够针对所述热电联产机组A的发电出力和采暖出力、纯凝汽式火电机组B发电出力、终端用户的空调器热泵108采暖的电力消耗量、及终端用户的散热器110的采暖供热量进行最优化调度控制，将有效减少热电联产机组A与纯凝汽式火电机组B的总能源消耗。从而避免浪费燃料资源、达到节能目的。

采用本发明所述的包含热电联产机组A和纯凝汽式火电机组B的系统及调度方法建立城市综合供电网与供热网，可将热电联产机组A和纯凝汽式火电机组A所提供的采暖与电力供给实现综合调度，从而达到节能减排的目的。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (10)

1.一种包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其特征在于：所述的系统包括：

用于产出电能和采暖热能的热电联产机组(A)；

用于产出电能的纯凝汽式火电机组(B)；

通过输电线路与所述热电联产机组与纯凝汽式火电机组并联的空调器热泵(108)，所述空调器热泵可由所述热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动而产生采暖热能；

电能表(109)，包括与所述空调器热泵相耦合的第一电能表(116)、及与终端用户的其他电器耦合的第二电能表(117)，所述第一电能表用于检测所述空调器热泵采暖的耗电数据，所述第二电能表用于检测非采暖电力消费的耗电数据；

通过供热管道与所述热电联产机组相连接的散热器(110)，所述热电联产机组加热的水或蒸汽流入所述散热器中产生采暖热能；

用于获得所述散热器的采暖耗热数据的耗热计量表(111)；及

采集所述电能表检测的耗电数据及耗热计量表检测的采暖耗热数据以获取调度控制信号、并控制所述热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器运行的调度控制装置(100)。

2.根据权利要求1所述的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其特征在于：所述调度控制装置包括：

调度控制信号生成单元(115)，用于获取最优的热电联产机组的燃料消耗量、发电出力和采暖供热出力、纯凝汽式火电机组的燃料消耗量及发电出力、终端用户的空调器热泵的采暖电力消耗量、及终端用户的散热器的采暖供热量的调度控制信号；

调度控制信号通讯单元(112、113)，与所述调度控制信号生成单元连接，用于传输所述调度控制信号；及

调度控制信号执行单元(118)，包括热电联产机组执行装置(119)、纯凝汽式火电机组执行装置(120)、空调器热泵的开关执行装置(121)及散热器的开关执行装置(122)，所述调度控制信号执行单元根据获得的调度控制信号控制其连接的调度对象的动作，其中所述调度对象包括：由热电联产机组执行装置控制的热电联产机组的燃料输入、采暖供热出力及发电出力；由纯凝汽式火电机组执行装置控制的纯凝汽式火电机组的燃料输入和发电出力；由空调器热泵的开关执行装置控制的终端用户处的空调器热泵的开关；及由散热器的开关执行装置控制的终端用户处的散热器的开关阀门。

3.如权利要求2所述的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其特征在于：所述调度控制信号生成单元包括：

采集所述耗电数据和采暖耗热数据的数据接收单元(201)；

将耗电数据和采暖耗热数据进行解码的数据解码器单元(202)；

对所述解码后的耗电数据和采暖耗热数据进行存储的数据存储器单元(203)；

生成调度控制信号的调度控制信号计算单元(204)；

将所述调度控制信号进行编码的信号转换编码器(205)；及

将编码后的调度控制信号传递给热电联产机组、纯凝汽式火电机组、空调器热泵及散热器的信号收发单元(206)。

4.如权利要求2所述的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其特征在于：所述调度控制信号通讯单元包括远程抄表装置(112)及输电线路(113)，所述远程抄表装置分别与所述的第一电能表和耗热计量表相连接，用于接收和处理所述第一电能表检测的空调器热泵的耗电数据和耗热计量表检测的散热器的采暖耗热数据，并将该耗电数据和采暖耗热数据传输至所述调度控制信号生成单元，所述远程抄表装置将调度控制信号生成单元生成的调度控制信号发送给空调器热泵的开关执行装置及散热器的开关执行装置；所述输电线路连接所述调度控制信号生成单元与热电联产机组执行装置及纯凝汽式火电机组执行装置，所述输电线路将调度控制信号发送给热电联产机组执行装置及纯凝汽式火电机组执行装置。

5.如权利要求2所述的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其特征在于：所述热电联产机组执行装置包括调度控制信号收发编码存储器(302)、驱动电路(303)及机械齿轮控制装置(304)，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器解码以后生成热电联产机组调度控制指令，经过驱动电路输出的电力拖动信号触发机械齿轮控制装置，机械齿轮控制装置再控制热电联产机组的输入蒸汽量阀门动作、采暖供热出力抽汽量阀门动作及发电蒸汽量阀门动作。

6.如权利要求2所述的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统，其特征在于：所述纯凝汽式火电机组执行装置包括调度控制信号收发编码存储器(402)、驱动电路(403)及机械齿轮控制装置(404)，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储器解码以后生成纯凝汽式火电机组调度控制指令，经过驱动电路输出的电力拖动信号触发机械齿轮控制装置，机械齿轮控制装置再控制纯凝汽式火电机组的输入蒸汽量阀门动作。

7.一种用于控制如权利要求1所述的包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的调度方法，其特征在于：所述的方法包括：

由热电联产机组产出采暖热能和电能、纯凝汽式火电机组产出电能；

在终端用户仅采用散热器进行采暖供热的模式下，热电联产机组产出的热能提供给终端用户的散热器进行采暖，热电联产机组产生的电能与纯凝汽式火电机组产出的电能全部提供给终端用户的非采暖电力消耗，通过耗热计量表检测的采暖耗热数据获得总的采暖供热负荷，通过电能表检测的耗电数据获得总的非采暖电力负荷；

所述调度控制装置采集所述的总的采暖供热负荷和非采暖电力负荷，并获取在终端用户采用散热器采暖供热和空调器热泵采暖供热的并行模式下的调度控制信号，其中在该并行模式下，所述热电联产机组产出的热能提供给终端用户的散热器进行采暖，所述热电联产机组产出的电能与纯凝汽式火电机组产出的电能的一部分提供给终端用户的非采暖电力消耗，另一部分提供给终端用户的空调器热泵进行采暖；

所述调度控制装置再将所述的调度控制信号传递给：

热电联产机组，调节热电联产机组的燃料输入，进而控制热电联产机组的发电出力和采暖供热出力；

纯凝汽式火电机组，调节纯凝汽式火电机组的燃料输入，进而控制纯凝汽式火电机组的发电出力；

空调器热泵，开启部分终端用户的空调器热泵的采暖控制开关，使用热电联产机组和纯凝汽式火电机组产生的电能驱动空调器热泵提供采暖；及散热器，开启部分终端用户的散热器开关阀门，使得热电联产机组产生的采暖热水或蒸汽通过采暖供热管道流入散热器产生采暖热能。

8.如权利要求7所述的用于控制包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的调度方法，其特征在于：所述的获取总的采暖供热负荷包括以下步骤：

通过耗热计量表检测第j个终端用户处的散热器的采暖耗热量

根据公式(1)获得总的采暖供热负荷Q^*：

$Q^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j^{*}---\left(1\right).$

9.如权利要求8所述的用于控制包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的调度方法，其特征在于：所述的获取总的非采暖电力负荷包括以下步骤：

通过电能表检测第j个终端用户处的非采暖耗电量

根据公式(2)获得总的非采暖电力负荷

$E_{\mathrm{sum}}^{*}=E^{*}+E_{\mathrm{CON}}^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^j{e}_j^{*}---\left(2\right);$

其中E^*代表热电联产机组的发电出力；

代表纯凝汽式火电机组的发电出力

10.如权利要求9所述的用于控制包含热电联产机组和纯凝汽式火电机组的系统的调度方法，其特征在于：所述的获取调度信号包括以下步骤：

步骤一：针对前述的在终端用户仅采用散热器进行采暖供热的模式下，获得的总的采暖供热负荷Q^*、热电联产机组的发电出力E^*及纯凝汽式火电机组的发电出力

根据公式(3)和(4)得到该模式下热电联产机组的燃料消耗量F^*、和纯凝汽式火电机组的燃料消耗量G^*：

F^*＝f(Q^*，E^*) (3)；

$G^{*}=g\left(E_{\mathrm{CON}}^{*}\right)---\left(4\right);$

步骤二：针对前述的在终端用户采用散热器采暖供热和空调器热泵采暖供热的并行模式下，检测第j个终端用户的空调器热泵的制热性能系数COP_j，并根据公式(5)～(13)建立热电联产机组的燃料消耗量F、采暖供热出力Q及发电出力E、纯凝汽式火电机组的燃料消耗量G及发电出力E_CON、第j个终端用户的空调器热泵的采暖电力消耗量

第j个终端用户的散热器的采暖供热量q_j之间的约束关系：

E_min＝p_min(Q)  (5)；

E_max＝p_max(Q)  (6)；

Q≤Q^*          (7)；

E_min≤E≤E_max  (8)；

$Q^{*}={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}=Q+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{\mathrm{COP}}_j\·e_j^{\mathrm{EHP}}---\left(9\right);$

$E_{\mathrm{sum}}^{*}=E+E_{\mathrm{CON}}-{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{e}_j^{\mathrm{EHP}}---\left(10\right);$

$Q={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^J{q}_j---\left(11\right)$

F＝f(Q，E)     (12)；

G＝g(E_CON)     (13)；

其中：E_min，E_max分别代表该热电联产机组在满足采暖供热出力Q下的最小和最大发电出力；代表所有终端用户的散热器的采暖供热量；

代表所有终端用户处的空调器热泵采暖供热量；

代表所有终端用户的空调器热泵的采暖电力消耗量；

步骤三：以满足总的采暖供热负荷Q^*与非采暖电力负荷

为目标，以步骤一中获得的热电联产机组的燃料消耗量F^*和纯凝汽式火电机组的燃料消耗量G^*为比较对象，建立最小化目标函数(14)，采用“混合整数非线性规划”方法求解获得最优的调度控制信号：热电联产机组的燃料消耗量F、采暖供热出力Q及发电出力E、纯凝汽式火电机组的燃料消耗量G及发电出力E_CON、第j个终端用户的空调器热泵的采暖电力消耗量

第j个终端用户的散热器的采暖供热量q_j：

Minimum：ΔFuel＝(F+G)-(F^*+G^*)  (14)；

其中ΔFuel是总的燃料节能量。

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