CN102510096B - 包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统及方法，包括背压式热电联产机组、集中式热吸收式制冷机、空调器、电能表、制冷风机盘管、耗冷计量表及采集所述电能表检测的耗电数据及耗冷计量表检测的制冷耗冷数据的第二远程集中控制器、通过第一～二远程集中控制器控制所述背压式热电联产机组、空调器及制冷风机盘管运行的调度控制装置。本发明通过采集用户至冷源的管道距离，利用该管道距离合理对背压式热电联产机组进行调度，大大减小系统实际需要的负荷值与电力负荷预测值之间的误差，以有利于系统运行和规划，减小调度困难。

Description

包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统及方法

技术领域

本发明涉及城市综合能源供应系统，尤其涉及一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统及方法。

背景技术

电力负荷预测是电力系统规划的重要组成部分，也是电力系统经济运行的基础，其对电力系统规划和运行都极其重要。

电力负荷预测包括两方面的含义，即用以指安装在国家机关、企业、居民等用户处的各种用电设备，也可用以描述上述用电设备所消耗的电力电量的数值。

电力负荷预测是以电力负荷为对象进行的一系列预测工作。从预测对象来看，电力负荷预测包括对未来电力需求量（功率）的预测和对未来用电量（能量）的预测以及对负荷曲线的预测。其主要工作是预测未来电力负荷的时间分布和空间分布，为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。

但电力负荷预测值与系统实际需要的负荷值存在一定的误差，减小这个误差有利于系统运行和规划，减小调度困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统及方法，通过本发明调度系统及其调度方法，可以大大减小系统实际需要的负荷值与电力负荷预测值之间的误差，以有利于系统运行和规划，减小调度困难。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统，包括：用于产出电力和热水的背压式热电联产机组；集中式热吸收式制冷机，连接背压式热电联产机组的热水出口，并将热水转化为冷水；与所述背压式热电联产机组并联的空调器，所述空调器由所述背压式热电联产机组产生的电能驱动而产生制冷冷风；控制空调器的空调器遥控开关；采集用户非制冷用电的电表；与集中式热吸收式制冷机相连接的制冷风机盘管，所述集中式热吸收式制冷机生产的冷水流入所述制冷风机盘管中产生制冷冷风；制冷风机盘管冷水消耗计量表,用于检测所述制冷风机盘管冷水消耗的数据；控制制冷风机盘管的制冷风机盘管流水阀门遥控开关；第一远程集中控制器，采集背压式热电联产机组的发电出力电量和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量，并将该供冷出力冷水流量和发电出力电量数据传送给综合调度控制装置；第二远程集中控制器，其内存储有制冷风机盘管与背压式热电联产机组之间的距离信息，采集所述用户非制冷用电的电表所检测的非制冷耗电数据，采集制冷风机盘管冷水消耗计量表检测的冷水消耗数据，然后将上述非制冷耗电数据及冷水消耗数据以及制冷风机盘管与背压式热电联产机组之间距离数据传送给综合调度控制装置；综合调度控制装置，根据制冷风机盘管与背压式热电联产机组之间距离计算并生成最终调度控制背压式热电联产机组的发电出力和集中式热吸收式制冷机的冷出力以及用户不同时刻的空调器的耗电量和供冷量的控制信号；所述第一远程集中控制器接收到综合调度控制装置所发出的调度控制信号后，以该调度控制信号控制背压式热电联产机组的控制执行装置动作；所述第二远程集中控制器接收到综合调度控制装置所发出的调度控制信号后，以该调度控制信号分别驱动空调器遥控开关、制冷风机盘管流水阀门遥控开关执行开关机动作。

所述制冷风机盘管流水阀门遥控开关，通过第二远程集中控制器以遥控方式与所述综合调度控制装置耦合；所述空调器遥控开关，通过第二远程集中控制器以遥控方式与所述综合调度控制装置耦合；所述背压式热电联产机组控制执行装置，通过第一远程集中控制器以遥控方式与所述综合调度控制装置耦合；所述背压式热电联产机组控制执行装置根据获得的调度控制信号，控制与其连接的燃煤进料阀门、锅炉蒸汽进汽阀门、采暖蒸汽抽汽阀门及发电蒸汽流量阀门动作；

所述综合调度控制装置包括：接收第一远程集中控制器发送的背压式热电联产机组的发电出力电量和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量的第一数据接收单元；接收第二远程集中控制器发送的用户非制冷电表检测的耗电数据、制冷冷水消耗数据及用户管道距离信息的第二数据接收单元；将第一和第二数据接收单元接收到的数据进行解码的数据解码器；对所述解码后的数据进行存储的数据存储器；对数据存储器内所存储的数据进行计算并生成调度控制信号的调度控制信号计算单元；将所述调度控制信号进行编码的信号转换编码器；及将编码后的调度控制信号分别传递给第一远程集中控制器和第二远程集中控制器的发送单元；

所述背压式热电联产机组控制执行装置包括调度控制信号收发编码存储单元、驱动电路及机械齿轮控制装置，所述调度控制信号经调度控制信号收发编码存储单元解码后生成背压式热电联产机组调度控制指令，该控制指令经过驱动电路输出电力拖动信号并触发机械齿轮控制装置，机械齿轮控制装置再控制背压式热电联产机组的燃煤进料阀门动作、采暖蒸汽抽汽阀门动作及发电蒸汽流量阀门动作；

所述综合调度控制装置通过电力光纤与云计算服务系统连接，并驱动云计算服务系统计算，以获得调度控制信号；所述综合调度控制装置通过电力光纤接收云计算服务系统计算获得的调度控制信号，然后经由电力电缆或无线传输方式发布该调度控制信号给第一远程集中控制器和第二远程集中控制器；

所述第二远程集中控制器包括依次连接的空调电表脉冲计数器、制冷冷水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、计量信号放大发射器，及相互连接的控制信号接收编码器和控制信号遥控发射器；空调电表脉冲计数器与用户非制冷电表连接，空调电表脉冲计数器将检测得到的耗电数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置；制冷冷水流量脉冲计数器连接制冷风机盘管冷水消耗计量表，用于检测制冷风机盘管冷水消耗计量表的制冷流量数据，制冷冷水流量脉冲计数器将检测得到的制冷流量数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置；控制信号接收编码器，接收综合调度控制装置发出的调度控制信息并进行解码，然后通过控制信号遥控发射器将控制信号发送给空调器遥控开关、制冷风机盘管流水阀门遥控开关执行开关机动作；

一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统的调度方法，包括以下步骤：

1）测量以下数据：每间隔ΔT周期测量一次，其中，ΔT为采样周期，采样次数为T，T为自然数

1.1）测量供给侧：采集背压式热电联产机组的发电出力P_CHP（t）和集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP（t）；

1.2）用户侧：

（a）N个用户的制冷风机盘管距背压式热电联产机组的管道距离S_i；

（b）N个用户的非制冷耗电量P_i(t)；

（c）N个用户的制冷风机盘管的耗冷量H_i（t）；

（d）N个用户的空调器装机容量

；

2）计算：

2.1）计算所有用户总的非制冷用电量

2.2）根据2.1）中计算出的用户总的用电量P_sum(t)利用统计分析方法计算预测出一段时间的电力负荷P_load(t)；根据1.1）采集的集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP(t)，预测未来一段时间的集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP(t);根据1.1）采集的背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP（t）预测未来一段时间的燃煤背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP（t）；

2.3）根据制冷风机盘管（110）与背压式热电联产机组（A）之间距离S_i将所有用户分为L组，L为自然数，然后分别求出各组中所有用户的总制冷负荷H_load(l)=∑H_i(t,l)和空调器容量

H_i(t,l)为第l组制冷风机盘管在t时刻的制冷负荷，

为第l组制冷风机盘管的制冷容量，其中用户分组方法为：首先计算出制冷风机盘管与背压式热电联产机组之间的等效距离v为冷水在管道中的流速，然后对

取整得到s_i，接着，将具有相同s_i的用户分为同一组，其中，s_i=l，l为L分组中的第l组；

2.4根据2.2）预测的和2.3）计算出的各参数迭代计算调节后背压式热电联产机组发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的冷出力h_CHP(t)、用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)。

所述调节后背压式热电联产机组发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的冷出力h_CHP(t)、用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)的计算方法为：联合以下公式（1）～（12）即可得知在Δp最小的情况下，调节后背压式热电联产机组发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的冷出力h_CHP(t)以及用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)：

（A）确立目标函数

$\mathrm{\Δp}=\sqrt{\underset{t=T+1}{\overset{2T}{\mathrm{\Σ}}}{(p_{\mathrm{load}}\left(t\right)-P_{\mathrm{need}}\left(t\right))}^2/(T+1)}---\left(1\right)$

其中，Δp为调节后等效用电负荷与目标负荷的标准差值；

p_load(t)为调节后等效用电负荷，单位MW；

P_need(t)为目标负荷，单位MW；

电力负荷跟踪后的等效负荷定义如下：

p_load(t)=P_load(t)-(p_CHP(t)-P_CHP(t))+p_EHPs(t)       （2）

其中，p_load(t)为调节后等效用电负荷，单位MW；

P_load(t)为步骤2.2）中预测的电力负荷，单位MW；

p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组A的发电出力，单位MW；

P_CHP(t)为预测的背压式热电联产机组A的发电出力，单位MW；

p_EHPs(t)为t时所有用户空调器的耗电功率，单位MW；

（B）确立约束方程

冷负荷平衡方程：

Δh(t)=|H_CHP(t)-h_CHP(t)|              （3）

$\mathrm{\Δh}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{EHP}}(t+l,l)(T\≤t+l\≤2T)---\left(4\right)$

其中，Δh(t)表示第t时段集中式热吸收式制冷机冷水供冷不足的功率，单位MW；

H_CHP为预测的集中式热吸收式制冷机的供冷出力，单位MW；

h_CHP(t)为调节后集中式热吸收式制冷机的供冷出力，单位MW；

h_EHP(t+l,l)为t+l时刻第l组用户空调器的供冷功率之和，单位MW；

背压式热电联产机组约束：

发电出力下限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)=90\%\·P_{\mathrm{CHP}}---\left(5\right)$

发电出力上限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)=P_{\mathrm{CHP}};---\left(6\right)$

发电出力限制：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)<p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)\&le;p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)---\left(7\right)$

热电联产热电比约束：

h_CHP(t)=RDB·p_CHP(t)；      （8）

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)=\frac{h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}{f_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}---\left(9\right)$

上述公式（5）～（9）中，P_CHP为背压式热电联产机组额定发电出力；为调节后背压式热电联产机组最小发电出力；p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组发电出力；

为调节后背压式热电联产机组最大发电出力；RDB为背压式热电联产机组冷电比；η_CHP(t)为背压式热电联产机组效率，f_CHP(t)为背压式热电联产机组的功率能耗，单位MW；

用户侧空调器约束：

冷电比约束：h_EHP(t,l)=COP_EHP·p_EHP(t,l)      （10）

空调器出力上限：0≤p_EHP(t,l)≤min(P_EHP(l),H_load(l)/COP_EHP)     （11）

其中，h_EHP(t,l)为t时刻第l组用户空调器的供冷功率之和，单位MW；

COP_EHP为空调器性能系数；

p_EHP(t,l)为t时刻第l组用户空调器的耗电功率之和，单位MW；

所有用户组的空调其耗电量：

$p_{\mathrm{EHPs}}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_{\mathrm{EHP}(t,l)---\left(12\right).}$

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明利用用户至冷源的管道距离，根据终端用户的负荷能耗的需求调节背压式热电联产机组的燃料消耗量、发电出力和集中式热吸收式制冷机的制冷供冷出力、终端用户的空调器制冷的电力消耗量、及终端用户的制冷风机盘管的制冷供冷量，从而大大减小系统实际需要的负荷值与电力负荷预测值之间的误差，以有利于系统运行和规划，减小调度困难。

附图说明

图1为本发明包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统的结构框图；

图2为本发明第二远程集中控制器的结构框图；

图3为本发明背压式背压式热电联产机组控制执行装置的结构框图；

图4为本发明综合调度控制装置的结构框图；

图5为本发明综合调度控制装置与云计算服务系统的连接图；

图6为经本发明调度系统及调度方法调节后等效用电负荷与目标负荷的曲线图。

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1所示，本发明的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统包括：

用于产出电力和热水的背压式热电联产机组A；

集中式热吸收式制冷机，连接背压式热电联产机组A的热水出口，并将热水转化为冷水，通入管道114；

通过电力电缆113与所述背压式背压式热电联产机组A并联的空调器108，所述空调器108由所述背压式热电联产机组A产生的电能驱动而产生制冷冷风；

用户非制冷用电表，用于检测用户的非制冷耗电数据；

控制空调器108的空调器遥控开关117；

通过管道114与集中式热吸收式制冷机相连接的制冷风机盘管110，所述集中式热吸收式制冷机生产的冷水流入所述制冷风机盘管110中产生制冷冷风；

制冷风机盘管冷水消耗计量表111,用于检测所述制冷风机盘管110冷水消耗的数据；

控制制冷风机盘管110的制冷风机盘管流水阀门遥控开关116；

第一远程集中控制器1121，采集背压式热电联产机组A的燃料投入量，蒸汽进气量，发电出力电量，和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量，并将采集的背压式热电联产机组A的燃料投入量，蒸汽进气量，发电出力电量，集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量传送给综合调度控制装置115；

第二远程集中控制器1122，存储有制冷风机盘管与背压式热电联产机组A之间的距离信息，采集用户非制冷耗电数据，再将该用户非制冷耗电数据以及制冷风机盘管与背压式热电联产机组A之间的距离信息传送给综合调度控制装置115；采集制冷风机盘管冷水消耗计量表111检测的冷水消耗数据，再将该采集的制冷风机盘管冷水消耗计量表111检测的冷水消耗数据传送给综合调度控制装置115；

综合调度控制装置115，根据制冷风机盘管110与背压式热电联产机组A之间距离，计算并生成最终调度控制背压式热电联产机组A的发电出力和集中式热吸收式制冷机的冷出力以及用户不同时刻的空调器的耗电量和供冷量的控制信号；

第一远程集中控制器接收到综合调度控制装置115所发出的调度控制信号后，以该调度控制信号控制背压式热电联产机组A的控制执行装置动作；

第二远程集中控制器到接收综合调度控制装置115所发出的调度控制信号后，以该调度控制信号分别驱动空调器遥控开关117、制冷风机盘管流水阀门遥控开关116执行开关机动作；

终端用户处的空调器108在背压式热电联产机组A产生的电能的驱动下可为使用空调器108的终端用户提供制冷冷气。背压式热电联产机组A生产的热水通过集中式热吸收式制冷机转换为冷水，然后再通过管道114传送给终端用户的制冷风机盘管110提供制冷冷气。背压式热电联产机组A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。

所述终端用户处的空调器108通过输电线路113与背压式热电联产机组A并联，由所述背压式热电联产机组A产生的电能驱动空调器108产生制冷冷风，进而为空调用户提供制冷冷气。所述空调器108还包括空调器开关⑤。

请参照图1，所述空调器遥控开关117连接空调器108，用于控制空调器108的开关。所述制冷风机盘管110通过管道114与所述集中式热吸收式制冷机相连接，并由所述集中式热吸收式制冷机产出的冷水流入所述制冷风机盘管110中产生制冷冷风。所述冷水消耗计量表111与所述制冷风机盘管110相耦合，用于检测所述制冷风机盘管110的制冷耗冷数据。所述制冷风机盘管110设有开关阀门⑥。第二远程集中控制器112采集用户的非制冷耗电数据再将用户的非制冷耗电数据传送给综合调度控制装置115；采集制冷风机盘管冷水消耗计量表111检测的冷水消耗数据，然后再将该冷水消耗数据传送给综合调度控制装置115。

请参照图2所示，第二远程集中控制器1122包括依次连接的用户非制冷电表脉冲计数器、制冷冷水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、计量信号放大发射器，及相互连接的控制信号接收解码器和控制信号遥控发射器；用户非制冷电表脉冲计数器用于检测用户非制冷的耗电数据，用户非制冷电表脉冲计数器检测得到的耗电数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置115；制冷冷水流量脉冲计数器连接制冷风机盘管冷水消耗计量表111，用于检测制冷风机盘管冷水消耗计量表111的制冷流量数据和制冷风机盘管与背压式热电联产机组A之间的距离信息，制冷冷水流量脉冲计数器检测得到的制冷流量数据和距离信息经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置115；控制信号接收解码器，接收综合调度控制装置115发出的调度控制信息并进行解码，然后通过控制信号遥控发射器将控制信号发送给空调器遥控开关117、制冷风机盘管流水阀门遥控开关116执行开关机动作。

第一远程集中控制器1121，采集背压式热电联产机组A的燃料投入量，蒸汽进气量，发电出力电量，和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量，并将采集的背压式热电联产机组A的燃料投入量，蒸汽进气量，发电出力电量，和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量传送给综合调度控制装置115。

请参照图3所示，背压式热电联产机组控制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302解码以后生成背压式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再控制背压式热电联产机组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。从而控制背压式热电联产机组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4，综合调度控制装置115包括：

接收第一远程集中控制器发送的背压式热电联产机组（A）的发电出力电量和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量的第一数据接收单元200；

接收第二远程集中控制器发送的用户非制冷电表检测的耗电数据、制冷冷水消耗数据及用户管道距离信息的第二数据接收单元201；

将第一和第二数据接收单元接收到的数据进行解码的数据解码器202；

对所述解码后的数据进行存储的数据存储器；

对数据存储器内所存储的数据进行计算并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分别传递给第一远程集中控制器和第二远程集中控制器的发送单元206。

请参照图5，综合调度控制装置115通过电力光纤120与云计算服务系统917连接，并驱动云计算服务系统917计算，以获得调度控制信号；综合调度控制装置115通过电力光纤120接收云计算服务系统917计算获得的调度控制信号，然后经由电力电缆或无线传输方式发布该调度控制信号给第一远程集中控制器1121、第二远程集中控制器1122。

本发明包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统的调度方法包括以下步骤：

1)测量——每间隔ΔT周期测量一次，其中，ΔT为采样周期，采样次数为T，T为自然数

（1.1）测量供给侧：

测量背压式热电联产机组A的发电出力P_CHP（t）和集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP（t）;

（1.2）测量用户侧：（i=0～N，N为用户个数）

1.2.1）N个用户的制冷风机盘管距背压式热电联产机组A的管道距离S_i；

1.2.2）N个用户的非制冷耗电量P_i(t)；

1.2.3）N个用户的制冷风机盘管的耗冷量H_i（t）；

1.2.4）N个用户的空调器装机容量

2)计算：

2.1）计算所有用户总的非制冷用电量

2.2）根据2.1）中计算出的用户总的非制冷用电量P_sum(t)，利用已知SPSS(Statistical Product and Service Solutions)统计分析方法，预测出未来一段时间的电力负荷P_load(t);根据1.1）采集的集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP(t)，预测未来一段时间的集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP(t);根据1.1）采集的背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP（t）预测未来一段时间的背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP（t）；

2.3）用户分组：计算每个用户到冷源的等效距离

并做取整运算得

将相同的的用户分为同一组，s_i=l，总计为L组（L为自然数；v为冷水在管道中的流速）；

2.4）对2.3）中分得的L个组，分别求出各组所有用户的总制冷负荷H_load(l)和空调器容量P_EHP(l)

H_i(t,l)为第l组用户i在t时刻的制冷负荷

P_i ^EHP(l)为第l组用户i的空调器容量

3)控制计算

将1）中预测的各参数代入以下控制计算中：

（3.1）目标函数

$\mathrm{\&Delta;p}=\sqrt{\underset{t=T+1}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(p_{\mathrm{load}}\left(t\right)-P_{\mathrm{need}}\left(t\right))}^2/(T+1)}$ 公式（1）

其中，Δp为调节后等效用电负荷与目标负荷的标准差值，单位MW；

p_load(t)为调节后等效用电负荷，单位MW；

P_need(t)为目标负荷，单位MW。

电力负荷跟踪后的等效负荷定义如下：

p_load(t)=P_load(t)-(p_CHP(t)-P_CHP(t))+p_EHPs(t)           公式（2）

其中，p_load(t)为调节后等效用电负荷，单位MW；

P_load(t)为步骤2.2）中预测的电力负荷，单位MW；

p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组A的发电出力，单位MW；

P_CHP(t)为预测的背压式热电联产机组A的发电出力，单位MW；

p_EHPs(t)为t时所有用户空调器的耗电功率，单位MW。

（3.2）约束方程

3.2.1冷负荷平衡方程

空调器用电供冷代替集中式热吸收式制冷机冷水供冷出力的不足是方法的核心，如果Δh(t)表示第t时段集中式热吸收式制冷机冷水供冷不足的功率，则，其表达式为：

Δh(t)=|H_CHP(t)-h_CHP(t)|      公式（3）

其中，Δh(t)表示第t时段集中式热吸收式制冷机冷水供冷不足的功率，单位MW

H_CHP(t)为预测的集中式热吸收式制冷机的供冷出力，单位MW；

h_CHP(t)为调节后集中式热吸收式制冷机供冷冷出力，单位MW。

第t时段集中式热吸收式制冷机冷水供给不足是由各个用户组使用空调器耗电制冷获得的，由于冷水传输的延时性，冷水不足的影响也存在延时，而这个延时随着用户组距离的变化而变化。例如，根据上文中将所有用户分为近似的0,1,..,L用户组，对于第1用户组，冷热水流到其的时间为一个单位调度时长，所以冷水不足也将会在第t+1时段影响到第1用户组，同理，冷水不足将会在第t+l时段影响到第l用户组。终上所述，第t时段集中式热吸收式制冷机冷水供给不足将由0～L用户组的空调器，分别在t～（t+l）时段通过用电来补偿。具体公式为：

$\begin{array}{cc}\mathrm{\&Delta;h}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{l}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{\mathrm{EHP}}(t+l,l)& (T\&le;t+l\&le;2T)\end{array}$ 公式（4）

其中，h_EHP(t+l,l)为t+l时刻第l组用户空调器的供冷功率之和，单位MW。

如果式中h_EHP(t,l)可以取0的话，一方面，某些时段并不是所有用户组都参与补偿；另一方面，如果超过了规定的总调度时间，冷水供给不足仍未影响到处于远端的用户组，那么这些用户组也将不参与补偿。

3.2.2背压式热电联产机组约束：

发电出力下限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)=90\%\&CenterDot;P_{\mathrm{CHP}};$ 公式（5）

发电出力上限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)=P_{\mathrm{CHP}};$ 公式（6）

发电出力限制：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)<p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)\&le;p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right);$ 公式（7）

背压式热电联产机组冷电比约束：

h_CHP(t)=RDB·p_CHP(t)；      公式（8）

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)=\frac{h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}{f_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}$ 公式（9）

上述公式（5）～（9）中，P_CHP为背压式热电联产机组额定发电出力；

为调节后背压式热电联产机组最小发电出力；p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组发电出力；为调节后背压式热电联产机组最大发电出力；RDB为背压式热电联产机组冷电比；η_CHP(t)为背压式热电联产机组效率，f_CHP(t)为背压式热电联产机组的功率能耗，单位MW，同时在方法概述一节提到为了保证热电机组依然能够满足原有区域电力负荷的需求，可以另外限制背压式热电联产机组发电出力大于原计划发电出力：

p_CHP(t)≥P_CHP；

3.2.3用户侧空调器约束

冷电比约束

h_EHP(t,l)=COP_EHP·p_EHP(t,l)      公式（10）

空调器出力上限

0≤p_EHP(t,l)≤min(P_EHP(l),H_load(l)/COP)      公式（11）

其中，h_EHP(t,l)为t时刻第l组用户空调器的供冷功率之和，单位MW；

COP_EHP为空调器性能系数；

p_EHP(t,l)为t时刻第l组用户空调器的耗电功率之和，单位MW。

最后空调器耗电供热既可以补偿冷水供暖的不足，也可以增加电力低谷时段的负荷，因此，需要求出各时段所有用户组的空调器耗电量之和：

$p_{\mathrm{EHPs}}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_{\mathrm{EHP}}(t,l)$ 公式（12）

4)发送控制信号到供给和用户—执行动作

根据3）优化后得执行变量，将该执行变量信号发送至供给侧和用户，执行具体动作，如下：

A背压式热电联产机组发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的供冷出力h_CHP(t)信号，控制背压式热电联产机组在未来调节时间内各时段的动作

B用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)，控制用户侧不同距离用户使用空调器供冷量，以及关闭制冷风机盘管量。

所述背压式热电联产机组发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的冷出力h_CHP(t)信号和用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)联合上述公式（1）～公式（12）即可得到。

请参照图6所示，由图可知，经发明调度方法调节后，用户的用电负荷与目标负荷曲线基本接近一致。

本发明以减少冷水的输出而调节背压式热电联产机组的发电量，最终调节电力负荷，如此，可以在大大节能的基础上，使得预测的用电负荷与目标负荷一致。

以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统，其特征在于：包括：

用于产出电力和热水的背压式热电联产机组（A）；

集中式热吸收式制冷机，连接背压式热电联产机组（A）的热水出口，将热水转化为冷水；

与所述背压式热电联产机组（A）并联的空调器（108），所述空调器（108）由所述背压式热电联产机组（A）产生的电能驱动而产生制冷冷风；

控制空调器（108）的空调器遥控开关（117）；

采集用户非制冷用电的电表；

与集中式热吸收式制冷机相连接的制冷风机盘管（110），所述集中式热吸收式制冷机生产的冷水流入所述制冷风机盘管（110）中产生制冷冷风；

制冷风机盘管冷水消耗计量表（111）,用于检测所述制冷风机盘管（110）冷水消耗的数据；

控制制冷风机盘管（110）的制冷风机盘管流水阀门遥控开关（116）；

第一远程集中控制器（1121），采集背压式热电联产机组（A）的发电出力电量和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量，并将该供冷出力冷水流量和发电出力电量数据传送给综合调度控制装置（115）；

第二远程集中控制器（1122），其内存储有制冷风机盘管（110）与背压式热电联产机组（A）之间的距离信息，采集所述用户非制冷用电的电表所检测的非制冷耗电数据，采集制冷风机盘管冷水消耗计量表（111）检测的冷水消耗数据，然后将上述非制冷耗电数据及冷水消耗数据以及制冷风机盘管（110）与背压式热电联产机组（A）之间距离数据传送给综合调度控制装置（115）；

综合调度控制装置（115），根据制冷风机盘管（110）与背压式热电联产机组（A）之间距离计算并生成最终调度控制背压式热电联产机组（A）的发电出力和集中式热吸收式制冷机的冷出力以及用户不同时刻的空调器的耗电量和供冷量的控制信号；

所述第一远程集中控制器（1121）接收到综合调度控制装置（115）所发出的调度控制信号后，以该调度控制信号控制背压式热电联产机组（A）的控制执行装置动作；

所述第二远程集中控制器（1122）接收到综合调度控制装置（115）所发出的调度控制信号后，以该调度控制信号分别驱动空调器遥控开关（117）、制冷风机盘管流水阀门遥控开关（116）执行开关机动作。

2.根据权利要求1所述的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统，其特征在于，

所述制冷风机盘管流水阀门遥控开关（116），通过第二远程集中控制器（1122）以遥控方式与所述综合调度控制装置（115）耦合；

所述空调器遥控开关（117），通过第二远程集中控制器（1122）以遥控方式与所述综合调度控制装置（115）耦合；

所述背压式热电联产机组控制执行装置，通过第一远程集中控制器（1121）以遥控方式与所述综合调度控制装置（115）耦合；

所述背压式热电联产机组控制执行装置根据获得的调度控制信号，控制与其连接的燃煤进料阀门、锅炉蒸汽进汽阀门、采暖蒸汽抽汽阀门及发电蒸汽流量阀门动作。

3.根据权利要求1所述的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统，其特征在于，所述综合调度控制装置（115）包括：

接收第一远程集中控制器（1121）发送的背压式热电联产机组（A）的发电出力电量和集中式热吸收式制冷机的供冷出力冷水流量的第一数据接收单元（200）；

接收第二远程集中控制器（1122）发送的用户非制冷电表检测的耗电数据、制冷冷水消耗数据及用户管道距离信息的第二数据接收单元（201）；

将第一和第二数据接收单元（200、201）接收到的数据进行解码的数据解码器（202）；

对所述解码后数据进行存储的数据存储器（203）；

对数据存储器内所存储的数据进行计算并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分别传递给第一远程集中控制器（1121）和第二远程集中控制器（1122）的发送单元（206）。

4.根据权利要求1所述的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统，其特征在于，所述背压式热电联产机组控制执行装置包括调度控制信号收发编码存储单元（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单元(302)解码后生成背压式热电联产机组调度控制指令，该控制指令经过驱动电路(303)输出电力拖动信号并触发机械齿轮控制装置(304)，机械齿轮控制装置(304)再控制背压式热电联产机组（A）的燃煤进料阀门动作、采暖蒸汽抽汽阀门动作及发电蒸汽流量阀门动作。

5.根据权利要求1所述的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统，其特征在于，所述综合调度控制装置（115）通过电力光纤（120）与云计算服务系统（917）连接，并驱动云计算服务系统（917）计算，以获得调度控制信号；所述综合调度控制装置（115）通过电力光纤（120）接收云计算服务系统（917）计算获得的调度控制信号，然后经由电力电缆或无线传输方式发布该调度控制信号给第一远程集中控制器（1121）和第二远程集中控制器（1122）。

6.根据权利要求1所述的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统，其特征在于，所述第二远程集中控制器（1122）包括依次连接的空调电表脉冲计数器、制冷冷水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、计量信号放大发射器，及相互连接的控制信号接收编码器和控制信号遥控发射器；

空调电表脉冲计数器与用户非制冷电表连接，空调电表脉冲计数器将检测得到的耗电数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置（115）；

制冷冷水流量脉冲计数器连接制冷风机盘管冷水消耗计量表（111），用于检测制冷风机盘管冷水消耗计量表（111）的制冷流量数据，制冷冷水流量脉冲计数器将检测得到的制冷流量数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置（115）；

控制信号接收编码器，接收综合调度控制装置（115）发出的调度控制信息并进行解码，然后通过控制信号遥控发射器将控制信号发送给空调器遥控开关（117）、制冷风机盘管流水阀门遥控开关（116）执行开关机动作。

7.根据权利要求1所述的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统的调度方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）测量以下数据：每间隔ΔT周期测量一次，其中，ΔT为采样周期，采样次数为T，T为自然数：

1.1）测量供给侧：第一远程集中控制器（1121）采集背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP（t）和集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP（t）；

1.2）用户侧：第二远程集中控制器（1122）采集以下数据：

（a）N个用户的制冷风机盘管（110）距背压式热电联产机组（A）的管道距离S_i；

（b）N个用户的非制冷耗电量P_i(t)；

（c）N个用户的制冷风机盘管的耗冷量H_i（t）；

（d）N个用户的空调器装机容量

；

2）计算：

2.1）计算所有用户总的非制冷用电量

2.2）根据2.1）中计算出的用户总的非制冷用电量P_sum(t)利用统计分析方法计算预测出一段时间的电力负荷P_load(t)；根据1.1）采集的集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP(t)，预测未来一段时间的集中式热吸收式制冷机的冷出力H_CHP(t);根据1.1）采集的背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP（t）预测未来一段时间的背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP（t）；

2.3）根据制冷风机盘管（110）与背压式热电联产机组（A）之间距离S_i将所有用户分为L组，L为自然数，然后分别求出各组中所有用户的总制冷负荷H_load(l)=∑H_i(t,l)和空调器容量

H_i(t,l)为第l组制冷风机盘管（110）在t时刻的制冷负荷，

为第l组制冷风机盘管（110）的制冷容量，其中用户分组方法为：首先计算出制冷风机盘管（110）与背压式热电联产机组（A）之间的等效距离

v为冷水在管道中的流速，然后对取整得到s_i，接着，将具有相同s_i的用户分为同一组，其中，s_i=l，l为L分组中的第l组；

2.4根据2.2）预测的和2.3）计算出的各参数迭代计算调节后背压式热电联产机组（A）发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的冷出力h_CHP(t)、用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)。

8.根据权利要求7所述的一种包括背压式热电联产机组的冷电联合调度系统的调度方法，其特征在于：调节后背压式热电联产机组（A）发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的冷出力h_CHP(t)、用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)的计算方法为：联合以下公式（1）～（12）即可得知在Δp最小的情况下，调节后背压式热电联产机组（A）发电出力p_CHP(t)和集中式热吸收式制冷机的冷出力h_CHP(t)以及用户不同时刻空调器耗电量p_EHP(t,l)和供冷量h_EHP(t,l)：

（A）确立目标函数

$\mathrm{\&Delta;p}=\sqrt{\underset{t=T+1}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(p_{\mathrm{load}}\left(t\right)-P_{\mathrm{need}}\left(t\right))}^2/(T+1)}---\left(1\right)$

其中，Δp为调节后等效用电负荷与目标负荷的标准误差，单位MW；

p_load(t)为调节后等效用电负荷，单位MW；

P_need(t)为目标负荷，单位MW；

电力负荷跟踪后的等效负荷定义如下：

p_load(t)=P_load(t)-(p_CHP(t)-P_CHP(t))+p_EHPs(t)    （2）

其中，p_load(t)为调节后等效用电负荷，单位MW；

P_load(t)为步骤2.2）中预测的电力负荷，单位MW；

p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组（A）的发电出力，单位MW；

P_CHP(t)为预测的背压式热电联产机组（A）的发电出力，单位MW；

p_EHPs(t)为t时所有用户空调器的耗电功率，单位MW；

（B）确立约束方程

冷负荷平衡方程：

Δh(t)=|H_CHP(t)-h_CHP(t)|                   （3）

$\mathrm{\&Delta;h}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{\mathrm{EHP}}(t+l,l)(T\&le;t+l\&le;2T)---\left(4\right)$

其中，Δh(t)表示第t时段集中式热吸收式制冷机冷水供冷不足的功率，单位MW；

H_CHP(t)为预测的集中式热吸收式制冷机的供冷出力，单位MW；

h_CHP(t)为调节后集中式热吸收式制冷机的供冷出力，单位MW；

h_EHP(t+l,l)为t+l时刻第l组用户空调器的供冷功率之和，单位MW；

背压式热电联产机组（A）约束：

发电出力下限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)=90\%\&CenterDot;P_{\mathrm{CHP}}---\left(5\right)$

发电出力上限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)=P_{\mathrm{CHP}};---\left(6\right)$

发电出力限制：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)<p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)\&le;p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)---\left(7\right)$

背压式热电联产机组（A）冷电比约束：

h_CHP(t)=RDB·p_CHP(t)；      （8）

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)=\frac{h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}{f_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}---\left(9\right)$

上述公式（5）～（9）中，P_CHP为背压式热电联产机组（A）额定发电出力；

为调节后背压式热电联产机组（A）最小发电出力；p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组（A）发电出力；

为调节后背压式热电联产机组（A）最大发电出力；RDB为背压式热电联产机组（A）冷电比；η_CHP(t)为背压式热电联产机组（A）效率，f_CHP(t)为背压式热电联产机组（A）的功率能耗，单位MW；

用户侧空调器约束：

冷电比约束：h_EHP(t,l)=COP_EHP·p_EHP(t,l)      （10）

空调器出力上限：0≤p_EHP(t,l)≤min(P_EHP(l),H_load(l)/COP_EHP)    （11）

其中，h_EHP(t,l)为t时刻第l组用户空调器的供冷功率之和，单位MW；

COP_EHP为空调器性能系数；

p_EHP(t,l)为t时刻第l组用户空调的耗电功率之和，单位MW；

所有用户组的空调器耗电量：

$p_{\mathrm{EHPs}}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_{\mathrm{EHP}(t,l)---\left(12\right).}$

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