CN102510097B - 一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统与方法，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的第二远程集中控制器、通过第一～三远程集中控制器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。本发明通过采集用户至热源的管道距离，利用该管道距离合理将原本独立运行的凝气式火电机组和热电联产机组进行联合调度，有效的减少热电联产机组与纯凝气式火电机组的总能源消耗，避免浪费燃料资源，同时使得调度更加的及时、准确。

Description

一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统与方法

技术领域

本发明涉及城市综合能源供应系统，尤其涉及一种利用对采暖负荷的调度实现电力系统最优化控制的方法。

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。

背压式热电联产机组运行的物理状态为减少发热，必须线性减少发电。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。

背压式热电联产机组产出的采暖热水，由于输送距离及热水流速的限制，送达用户具有一定的距离，而产出的电力则可以瞬间到达用户；现有技术中，没有根据背压式热电联产机组与采暖用户之间的距离，合理对背压式热电联产机组和燃煤纯凝汽式火电机组进行联合调度控制的系统及方法，使得调度更加的及时、准确，避免浪费能源。

发明内容

本发明的目的是建立热电联合调度系统及其调度方法，使得该系统根据背压式热电联产机组与采暖用户之间的距离，合理对背压式热电联产机组和燃煤纯凝汽式火电机组进行联合调度，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。

为了实现上述目的，本发明一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统采用如下技术方案：

一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，包括：

用于产出电力和采暖热水的背压式热电联产机组；

用于产出电能的燃煤纯凝汽式火电机组；

通过电力电缆与所述背压式热电联产机组和燃煤纯凝汽式火电机组并联的空调器热泵，所述空调器热泵由所述背压式热电联产机组和燃煤纯凝汽式火电机组产生的电能驱动而产生采暖热能；

控制空调器热泵的空调器热泵遥控开关；

采集用户非采暖用电的电表；

通过供热管道与所述背压式热电联产机组相连接的热水式采暖散热器，所述背压式热电联产机组生产的热水流入所述热水式采暖散热器中产生采暖热能；

热水式采暖散热器热水消耗计量表,用于检测所述热水式采暖散热器热水消耗的数据；

控制热水式采暖散热器的热水式采暖散热器流水阀门遥控开关；

第一远程集中控制器，采集背压式热电联产机组的供暖出力热水流量，发电出力电量；并将采集的背压式热电联产机组的供暖出力热水流量，发电出力电量传送给综合调度控制装置；

第二远程集中控制器，其记载热水式采暖散热器与背压式热电联产机组之间的管道距离信息；第二远程集中控制器采集热水式采暖散热器热水消耗计量表检测的热水消耗数据，采集用户的非采暖用电，然后将管道距离信息、用户的非采暖用电、热水消耗数据传送给综合调度控制装置；

第三远程集中控制器，采集燃煤纯凝汽式火电机组的发电出力电量；并将采集的燃煤纯凝汽式火电机组的发电出力电量传送给综合调度控制装置；

综合调度控制装置，由背压式热电联产机组的供暖出力热水流量、背压式热电联产机组的发电出力电量、燃煤纯凝汽式火电机组的发电出力电量、用户的热水式采暖散热器的管道距离信息、用户的非采暖用电数据和用户的热水消耗数据，生成调度控制信号；

第一远程集中控制器接收综合调度控制装置所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号控制背压式热电联产机组的燃煤热电联产机组控制执行装置动作；

第二远程集中控制器接收综合调度控制装置所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号分别驱动空调器热泵遥控开关、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关执行动作；

第三远程集中控制器接收综合调度控制装置所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号控制燃煤纯凝汽式火电机组的燃煤纯凝汽式火电机组控制执行装置动作。

综合调度控制装置分别用于：计算得到背压式热电联产机组在每个时刻的供暖出力热水流量和发电出力电量的调度控制信号；计算得到燃煤纯凝汽式火电机组在每个时刻的发电出力电量的调度控制信号；计算得到终端用户处的空调器热泵在每个时刻的采暖电力消耗量的调度控制信号；计算得到终端用户处在每个时刻的热水式采暖散热器消耗采暖热水数量的调度控制信号；

所述热水式采暖散热器流水阀门遥控开关，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；

空调器热泵遥控开关，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；

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，控制与其连接的阀门动作。

所述综合调度控制装置包括：接收用户非采暖用电数据、用户热水消耗数据、用户管道距离信息、背压式热电联产机组的供暖出力热水流量、背压式热电联产机组的发电出力电量和燃煤纯凝汽式火电机组的发电出力电量的第一数据接收单元；将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元；对解码后的所有数据进行存储的数据存储器单元；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编码器；及将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器、第二远程集中控制器、第三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器、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器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背压式热电联产机组的阀门动作。

所述燃煤纯凝汽式火电机组控制执行装置包括调度控制信号收发编码存储器、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器解码以后生成燃煤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燃煤纯凝汽式火电机组的燃煤进料阀门动作及发电蒸汽流量阀门动作。

综合调度控制装置通过电力光纤与云计算计算服务系统连接，并驱动云计算计算服务系统计算，以获得调度控制信号；综合调度控制装置通过电力光纤接收云计算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、第二远程集中控制器、第三远程集中控制器。

所述第二远程集中控制器包括非采暖电表脉冲计数器、采暖热水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、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；

非采暖电表脉冲计数器连接用户非采暖电表，用于检测用户非采暖耗电数据，用户非采暖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；

采暖热水流量脉冲计数器连接热水式采暖散热器热水消耗计量表，用于检测热水式采暖散热器热水消耗计量表的采暖流量数据，采暖热水流量脉冲计数器检测得到的采暖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和热水式采暖散热器与背压式热电联产机组之间的管道距离信息传送至综合调度控制装置；

控制信号接收解码器，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热泵遥控开关、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关执行动作。

所述第二远程集中控制器还用于采集用户输入的热惯性时间数据，并将该数据传送给综合调度控制装置。

一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统的调度方法包括以下步骤：

本发明热电联合调度系统的调度方法包括以下步骤：

1）、测量：

1.1）、测量供给侧：

第一远程集中控制器采集0～T×ΔT时间段背压式热电联产机组的发电出力P_CHP(t)和热出力H_CHP(t)；ΔT为采样周期；T为采集的次数，T为自然数；

第三远程集中控制器采集0～T×ΔT时间段燃煤纯凝汽式火电机组的发电出力电量P_CON(t)；

1.2）、测量用户侧：i=0～N，N为用户个数；每个用户均具有空调器热泵和热水式采暖散热器；

1.2.1）、第二远程集中控制器采集N个用户距热源背压式热电联产机组（A）的管道距离S_i；

1.2.2）、第二远程集中控制器采集0～T×ΔT时间段N个用户非采暖耗电量P_i(t)；

1.2.3）、第二远程集中控制器采集0～T×ΔT时间段N个用户的热水式采暖散热器的耗热量H_i(t)；

1.2.4）、第二远程集中控制器采集N个用户的空调器热泵装机容量

1.2.5）、第二远程集中控制器采集N个用户输入的热惯性时间T_i；

2）、计算

2.1）、综合调度控制装置（115）计算所有用户各时段总的用电量：

$P_{\mathrm{sum}}\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_i\left(t\right);$

2.2）、根据步骤2.1）中计算出的各时段总用电量P_sum(t)，利用统计分析方法，预测未来一段时间段的电力负荷P_load(t)；根据步骤1）采集的背压式热电联产机组（A）的热出力H_CHP(t)，预测未来一段时间的背压式热电联产机组（A）的热出力H_CHP(t)；

2.3）、用户分组：计算每个用户到热源的等效距离

做取整运算，使

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

2.4）、对步骤2.3）中分得的L个组，分别求出各组所有用户的总采暖负荷H_load(l)和热泵容量P_EHP(l)；

H_load(l)=∑H_i(t,l)；H_i(t,l)为第l组用户i在t时刻的采暖负荷；

为第l组用户i的热泵容量；

3）、控制计算

3.1）、目标函数：

目标函数总能耗f为：

$f=f_{\mathrm{CHP}}+f_{\mathrm{CHP}}^{\mathrm{ramp}}+f_{\mathrm{CON}}+f_{\mathrm{CON}}^{\mathrm{ramp}}---\left(1\right)$

f_CHP为背压式热电联产机组功率能耗，单位为MWH；

为背压式热电联产机组爬坡能耗，单位为MWH；f_CON为纯凝汽火电机组功率能耗，单位为MWH；

为纯凝汽火电机组爬坡能耗，单位为MWH；

其中：

a)、背压式热电联产机组功率能耗：

$f_{\mathrm{CHP}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\Σ}}}\frac{(h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right))}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{CHP}}}\·\mathrm{\ΔT}---\left(2\right)$

h_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组供暖热出力，单位为MW；p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组发电出力，单位为MW；η_CHP(t)为背压式热电联产机组效率；

b)、背压式热电联产机组爬坡能耗：

$f_{\mathrm{CHP}}^{\mathrm{ramp}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{\mathrm{CHP}}\·(p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)-p_{\mathrm{CHP}}(t-1))---\left(3\right)$

d_CHP为背压式热电联产机组的爬坡煤耗系数；

c)、纯凝汽火电机组功率能耗：

$b_{\mathrm{CON}}\left(t\right)=\frac{p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)}{0.003313105\·p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)-0.082266676}---\left(4\right)$

$f_{\mathrm{CON}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\Σ}}}29.271\·p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\·b_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\·\mathrm{\ΔT}---\left(5\right)$

b_CON(t)为调节后纯凝汽火电机组发电煤耗量，单位为g/kWh；p_CON(t)为调节后纯凝汽火电机组发电出力，单位为MW；

d)、纯凝汽火电机组爬坡能耗：

$f_{\mathrm{CON}}^{\mathrm{ramp}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\Σ}}}{d}_{\mathrm{CON}}\·(p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)-p_{\mathrm{CON}}(t-1))---\left(6\right)$

d_CON为纯凝汽火电机组的爬坡煤耗系数；

3.2）、约束方程

3.2.1）、电力负荷平衡

P_load(t)+p_EHPs(t)=p_CON(t)+p_CHP(t)   （7）

p_EHPs(t)为调节后t时刻所有用户热泵采暖耗电功率之和，单位为MW；

3.2.2）、热负荷平衡方程

Δh(t)=|H_CHP(t)-h_CHP(t)|    （8）

$\mathrm{\Δh}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{h}_{\mathrm{EHP}}(t+l,l)(T\≤t+l\≤2T)---\left(9\right)$

其中：h_EHP(t+l,l)为t+l时段第l组用户热泵的供暖功率之和，单位为MW；h_EHP(t,l)为t时段第l组用户热泵的供暖功率之和，单位为MW；H_CHP(t)为步骤2.2）预测的背压式热电联产机组（A）t时段的热出力；

3.2.3）、背压式热电联产机组约束：

发电出力下限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)=90\%\·P_{\mathrm{CHP}}---\left(10\right)$

发电出力上限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)=P_{\mathrm{CHP}}---\left(11\right)$

发电出力限制：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)<p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)\&le;p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)---\left(12\right)$

热电联产热电比约束：

h_CHP(t)=RDB·p_CHP(t)   （13）

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)=\frac{h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}{f_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}---\left(14\right)$

其中，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热电比；η_CHP(t)为背压式热电联产机组效率；f_CHP(t)为调节后t时段热电联产机组功率能耗；

3.2.4）、纯凝式火电机组约束：

$P_{\mathrm{CON}}^{\min }\&le;p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\&le;P_{\mathrm{CON}}^{\max }---\left(15\right)$

其中

为纯凝汽火电机组发电出力上限，单位为MW；

为纯凝汽火电机组发电出力下限，单位为MW；

3.2.5）、用户侧热泵约束：

热电比约束：

h_EHP(t,l)=COP_EHP·p_EHP(t,l)   （16）

热泵出力上限：

0≤p_EHP(t,l)≤min(P_EHP(l),H_load(l)/COP_EHP)   （17）

其中，P_EHP(l)为第l组用户的热泵容量之和，单位为MW；H_load(l)为第l组用户的采暖负荷，单位为MW；COP_EHP为热泵性能系数；p_EHP(t,l)为t时段第l组用户的热泵耗电量之和，单位为MW；

各时段所有用户组的空调热泵耗电量之和：

$P_{\mathrm{EHPs}}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_{\mathrm{EHP}}(t,l)---\left(18\right)$

将步骤1）中直接采集变量P_CHP(t)，P_CON(t)；步骤2）中计算变量P_load(t)，H_CHP(t)，H_load(l)，P_EHP(l)代入公式1～18中并进行联合求解，在目标函数总能耗f为最小值时，求得优化后所得执行变量热电联产发电出力p_CHP(t)、热电联产热出力h_CHP(t)、用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t,l)和供暖功率h_EHP(t,l)、火电机组发电出力p_CON(t)；

4）、发送控制信号到供给和用户执行动作：

综合调度控制装置根据步骤3）的优化后所得执行变量，将变量信号发送至供给侧的第一远程集中控制器、第三远程集中控制器和用户的第二远程集中控制器，具体执行如下动作：

A、热电联产发电出力p_CHP(t)和热出力h_CHP(t)信号，控制热电联产在未来调节时间内各时段的动作；B、用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t,l)和供暖功率h_EHP(t,l)，控制用户侧不同距离用户使用热泵供暖量，以及关闭散热器量;C、火电机组发电出力p_CON(t)信号，控制火电机组在未来调节时间内各时段的动作。

现对于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明采用热电联产机组与纯凝气式火电机组联合产出发电出力提供电能给终端用户；热电联产机组产出的热水提供给终端用户的散热器；本发明通过采集用户至热源的管道距离，利用该管道距离合理将原本独立运行的凝气式火电机组和热电联产机组进行联合调度，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，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、纯凝气式火电机组的燃料消耗量及发电出力、终端用户的空调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；并有效的减少热电联产机组与纯凝气式火电机组的总能源消耗，避免浪费燃料资源，同时使得调度更加的及时、准确。

附图说明

图1为本发明热电联合调度系统的连接示意图；

图2为第二远程集中控制器的结构示意图；

图3为热电联产机组执行装置的结构示意图；

图4为纯凝气式火电机组执行装置的结构示意图；

图5为综合调度控制装置的结构示意图；

图6为综合调度控制装置与云计算计算服务系统构成的控制信号生成单元的结构示意图；

图7为使用本发明调度方法后的热电火电调度图；

图8为使用本发明调度方法后不同性能空调器的节能效率图。

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，本发明一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统包括：

用于产出电力和采暖热水的背压式热电联产机组A；

用于产出电能的燃煤纯凝汽式火电机组B；

通过电力电缆113与所述背压式热电联产机组A和燃煤纯凝汽式火电机组B并联的空调器热泵108，所述空调器热泵108由所述背压式热电联产机组A和燃煤纯凝汽式火电机组B产生的电能驱动而产生采暖热能；

空调器热泵专用电能表109，用于检测所述空调器热泵108采暖的耗电数据；

控制空调器热泵108的空调器热泵遥控开关117；

采集用户非采暖用电的电表（未图示）；

通过供热管道114与所述背压式热电联产机组A相连接的热水式采暖散热器110，所述背压式热电联产机组A生产的热水流入所述热水式采暖散热器110中产生采暖热能；

热水式采暖散热器热水消耗计量表111,用于检测所述热水式采暖散热器110热水消耗的数据；

控制热水式采暖散热器110的热水式采暖散热器流水阀门遥控开关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，供暖出力热水流量和发电出力电量；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，供暖出力热水流量，发电出力电量传送给综合调度控制装置115；

第二远程集中控制器1122，采集所述空调器热泵专用电能表109检测的耗电数据；记载热水式采暖散热器110与背压式热电联产机组A之间的管道距离信息；采集热水式采暖散热器热水消耗计量表111检测的热水消耗数据；采集用户输入的热惯性时间（热惯性时间即用户可以接受的停止供暖时间）数据；然后再将空调器热泵的耗电数据、热水式采暖散热器110的管道距离信息、热水消耗数据和热惯性时间数据传送给综合调度控制装置115；

第三远程集中控制器1123，采集燃煤纯凝汽式火电机组B的燃料投入量，蒸汽进气量和发电出力电量；并将采集的燃煤纯凝汽式火电机组B的燃料投入量，蒸汽进气量和发电出力电量传送给综合调度控制装置115；

综合调度控制装置115，由背压式热电联产机组A的供暖出力热水流量、背压式热电联产机组A的发电出力电量、燃煤纯凝汽式火电机组B的发电出力电量、用户的热水式采暖散热器110的管道距离信息、用户的非采暖用电数据和用户的热水消耗数据和用户输入的热惯性时间，生成调度控制信号；

第一远程集中控制器1121接收综合调度控制装置115所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号控制背压式热电联产机组A的燃煤热电联产机组控制执行装置118动作；

第二远程集中控制器1122接收综合调度控制装置115所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号分别驱动空调器热泵遥控开关117、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关116执行开关机动作；

第三远程集中控制器1123接收综合调度控制装置115所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号控制燃煤纯凝汽式火电机组B的燃煤纯凝汽式火电机组控制执行装置119动作。

燃煤纯凝汽式火电机组B用于产出电能。燃煤纯凝汽式火电机组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。燃煤纯凝汽式火电机组B还包括控制输入蒸汽量的阀门④。

终端用户处的空调器热泵108通过输电线路113与背压式热电联产机组A与燃煤纯凝汽式火电机组B并联，可由背压式热电联产机组A和燃煤纯凝汽式火电机组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。空调器热泵108还包括空调器热泵开关⑤。

请参照图1，所述电能表109与所述空调器热泵108耦合；空调器热泵遥控开关117连接空调器热泵108，用于控制空调器热泵108的开关。电能表109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。散热器110，通过供热管道114与背压式热电联产机组A相连接，并由背压式热电联产机组A产出的热水流入所述散热器110中产生采暖热能。热水消耗计量表111，与散热器110相耦合，用于检测散热器110的采暖耗热数据。散热器110设有开关阀门⑥。第二远程集中控制器1122，采集空调器热泵专用电能表109检测的耗电数据并传送给综合调度控制装置115；采集热水式采暖散热器热水消耗计量表111检测的热水消耗数据,并记载该热水式采暖散热器110与背压式热电联产机组A之间管道距离信息,然后再将热水消耗数据和管道距离信息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包括空调电表脉冲计数器、非采暖电表脉冲计数器（未图示）、采暖热水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、计量信号放大发射器，控制信号接收解码器和控制信号遥控发射器；空调电表脉冲计数器连接空调器热泵专用电能表109，用于检测空调器热泵专用电能表109检测的耗电数据，空调电表脉冲计数器检测得到的耗电数据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；

非采暖电表脉冲计数器连接用户非采暖电表，用于检测用户非采暖耗电数据（即，除空调热泵耗电以外的用户耗电数据），用户非采暖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；

采暖热水流量脉冲计数器连接热水式采暖散热器热水消耗计量表111，用于检测热水式采暖散热器热水消耗计量表111的采暖流量数据，采暖热水流量脉冲计数器检测得到的采暖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和热水式采暖散热器110与背压式热电联产机组A之间的管道距离信息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热泵遥控开关117、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关116执行动作。

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，供暖出力热水流量和发电出力电量，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，供暖出力热水流量，发电出力电量传送给综合调度控制装置115。

第三远程集中控制器1123，采集燃煤纯凝汽式火电机组B的燃料投入量，蒸汽进气量和发电出力电量，并将采集的燃煤纯凝汽式火电机组B的燃料投入量，蒸汽进气量和发电出力电量传送给综合调度控制装置115。

请参照图3所示，燃煤热电联产机组控制执行装置118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解码以后生成燃煤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的阀门动作。从而控制背压式热电联产机组A的发电出力和热出力。

请参照图4，燃煤纯凝汽式火电机组控制执行装置119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解码以后生成燃煤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再控制燃煤纯凝汽式火电机组B的输入蒸汽量阀门④动作。从而控制燃煤纯凝汽式火电机组B的发电出力。

请参照图5，综合调度控制装置115包括：

接收用户非采暖耗电数据、用户热水消耗数据、用户管道距离信息、背压式热电联产机组A的供暖出力热水流量、背压式热电联产机组A的发电出力电量和燃煤纯凝汽式火电机组B的发电出力电量的第一数据接收单元201；将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元202；对解码后的所有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编码器205；及将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器1121、第二远程集中控制器1122、第三远程集中控制器1123的发送单元206。

请参照图6，综合调度控制装置115通过电力光纤120与云计算计算服务系统917连接，并驱动云计算计算服务系统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、第二远程集中控制器、第三远程集中控制器。

请参阅图1至图7所示，本发明热电联合调度系统的调度方法包括以下步骤：

1）、测量：

1.1）、测量供给侧：

第一远程集中控制器（1121）采集0～T×ΔT时间段背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP(t)和热出力H_CHP(t)；采样周期为ΔT；T为采集的次数，T为自然数；

第三远程集中控制器（1123）采集0～T×ΔT时间段燃煤纯凝汽式火电机组（B）的发电出力电量P_CON(t)；

1.2）、测量用户侧：i=0～N，N为用户个数；每个用户均具有空调器热泵（108）和热水式采暖散热器（110）；

1.2.1）、第二远程集中控制器（1122）采集N个用户距热源背压式热电联产机组（A）的管道距离S_i；

1.2.2）、第二远程集中控制器（1122）采集0～T×ΔT时间段N个用户非采暖耗电量P_i(t)，采样频率为ΔT；

1.2.3）、第二远程集中控制器（1122）采集0～T×ΔT时间段N个用户的热水式采暖散热器（110）的耗热量H_i(t)，采样频率为ΔT；

1.2.4）、第二远程集中控制器（1122）采集N个用户的空调器热泵（108）装机容量

1.2.5）、第二远程集中控制器（1122）采集N个用户输入的热惯性时间T_i；

2）、计算

2.1）、综合调度控制装置115计算所有用户各时段总的用电量：

$P_{\mathrm{sum}}\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i\left(t\right);$

2.2）、根据步骤2.1中计算出的各时段总用电量P_sum(t)，利用已知的SPSS(Statistical Product and Service Solutions)统计分析方法或多元回归统计分析方法，预测（T～2T）×ΔT时间段的电力负荷P_load(t)；根据步骤1）采集的背压式热电联产机组（A）的热出力H_CHP(t)，预测（T～2T）×ΔT的背压式热电联产机组（A）的热出力H_CHP(t)；

2.3）、用户分组：计算每个用户到热源的等效距离

做取整运算，使将相同的s_i的用户分为同一组，s_i=l，分为0，，，l，，，L组，计为L组，L为自然数；v为热水在管道中的流速；ΔT为单位调节时间min，即综合调度控制装置发出控制信号的周期，本发明中单位调节时间等于采样周期；

2.4）、对步骤2.3）中分得的L个组，分别求出各组所有用户的总采暖负荷H_load(l)和热泵容量P_EHP(l)；

H_i(t,l)为第l组用户i在t时刻的采暖负荷；

为第l组用户i的热泵容量；

3）、控制计算

3.1）、目标函数：

目标函数总能耗f为：

$f=f_{\mathrm{CHP}}+f_{\mathrm{CHP}}^{\mathrm{ramp}}+f_{\mathrm{CON}}+f_{\mathrm{CON}}^{\mathrm{ramp}}---\left(1\right)$

f_CHP为热电联产功率能耗MWH；

为热电联产爬坡能耗MWH；f_CON为纯凝汽火电机组功率能耗MWH；

为纯凝汽火电机组爬坡能耗MWH；本发明调度方法的目的使目标函数总能耗f的值最小，以达到节能调度的目的。

具体如下：

a)、热电机组功率能耗：

$f_{\mathrm{CHP}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{(h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right))}{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}}\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;T}---\left(2\right)$

h_CHP(t)为调节后热电联产供暖热出力MW；p_CHP(t)为调节后热电联产发电出力MWH；η_CHP(t)为背压式热电联产机组A效率；

b)、热电机组爬坡能耗：

$f_{\mathrm{CHP}}^{\mathrm{ramp}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_{\mathrm{CHP}}\&CenterDot;(p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)-p_{\mathrm{CHP}}(t-1))---\left(3\right)$

d为背压式热电联产机组A的爬坡煤耗系数；

c)、火电机组功率能耗：

$B_{\mathrm{CON}}\left(t\right)=\frac{p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)}{0.003313105\&CenterDot;p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)-0.082266676}---\left(4\right)$

$f_{\mathrm{CON}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}29.271\&CenterDot;p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\&CenterDot;b_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;T}---\left(5\right)$

b_CON(t)为调节后纯凝汽火电机组发电煤耗量g/kWh；p_CON(t)为调节后纯凝汽火电机组B的发电出力MW；

d)、火电机组爬坡能耗：

$f_{\mathrm{CON}}^{\mathrm{ramp}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_{\mathrm{CON}}\&CenterDot;(p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)-p_{\mathrm{CON}}(t-1))---\left(6\right)$

d_CON为火电机组(B)的爬坡煤耗系数；

3.2）、约束方程

3.2.1）、电力负荷平衡

P_load(t)+p_EHPs(t)=p_CON(t)+p_CHP(t)   （7）

p_EHPs(t)为调节后t时刻所有用户热泵采暖耗电功率之和，单位为MW；

3.2.2）、热负荷平衡方程

热泵用电供暖代替热电联产热水供暖出力的不足是方法的核心，如果Δh(t)表示第t时段热电联产热水供暖不足的功率，则，其表达式为：

Δh(t)=|H_CHP(t)-h_CHP(t)|   （8）

第t时段热电联产热水供给不足是由各个用户组使用热泵耗电采暖获得的，由于热水传输的延时性，热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，将所有用户分为近似的0,1,..,l,..,L用户组，对于第1用户组，热水流到其的时间为一个单位调度时长，所以热水不足也将会在第t+1时段影响到第1用户组，同理，热水不足将会在第t+l影响到第l用户组。综上所述，第t时段热电联产热水供给不足将由0～L用户组的空调热泵，分别在t～（t+L）时段通过用电来补偿。具体公式为：

$\mathrm{\&Delta;h}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{\mathrm{EHP}}(t+l,l)(T\&le;t+l\&le;2T)---\left(9\right)$

其中：h_EHP(t+l,l)为t+l时段第l组用户热泵的供暖功率之和，单位为MW；h_EHP(t,l)为t时段第l组用户热泵的供暖功率之和，单位为MW；H_CHP(t)为步骤2.2）预测的背压式热电联产机组A t时段的热出力；

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，热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。

3.2.3）、背压式热电联产机组约束：

发电出力下限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)=90\%\&CenterDot;P_{\mathrm{CHP}}---\left(10\right)$

发电出力上限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)=P_{\mathrm{CHP}}---\left(11\right)$

发电出力限制：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)<p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)\&le;p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)---\left(12\right)$

热电联产热电比约束：

h_CHP(t)=RDB·p_CHP(t)     （13）

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)=\frac{h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}{f_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}---\left(14\right)$

其中，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热电比；η_CHP(t)为背压式热电联产机组效率；f_CHP(t)为调节后t时段热电联产机组功率能耗；

3.2.4）、纯凝式火电机组约束：

$P_{\mathrm{CON}}^{\min }\&le;p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\&le;P_{\mathrm{CON}}^{\max }---\left(15\right)$

其中

为纯凝汽火电机组发电出力上限，单位为MW；

为纯凝汽火电机组发电出力下限，单位为MW；

3.2.5）、用户侧热泵约束：

热电比约束：

h_EHP(t,l)=COP_EHP·p_EHP(t,l)   （16）

热泵出力上限：

0≤p_EHP(t,l)≤min(P_EHP(l),H_load(l)/COP_EHP)   （17）

其中，P_EHP(l)为第l组用户的热泵容量之和，单位为MW；H_load(l)为第l组用户的采暖负荷，单位为MW；COP_EHP为热泵性能系数；p_EHP(t,l)为t时段第l组用户的热泵耗电量之和，单位为MW；

最后空调热泵耗电供热既可以补偿热水供暖的不足，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热泵耗电量之和：

$P_{\mathrm{EHPs}}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_{\mathrm{EHP}}(t,l)---\left(18\right)$

将步骤1）中直接采集变量P_CHP(t)，P_CON(t)；步骤2）中计算变量P_load(t)，H_CHP(t)，H_load(l)，P_EHP(l)代入控制计算中，对公式1～18进行联合求解，，在目标函数总能耗f为最小值时，求得优化后所得执行变量热电联产发电出力p_CHP(t)、热电联产热出力h_CHP(t)、用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t,l)和供暖功率h_EHP(t,l)、火电机组发电出力p_CON(t)；

4）、发送控制信号到供给和用户执行动作：

综合调度控制装置115根据步骤3）的优化后所得执行变量，将变量信号发送至供给侧的第一远程集中控制器1121、第三远程集中控制器1123和用户的第二远程集中控制器1122，执行具体动作，如下：

A、热电联产发电出力p_CHP(t)和热出力h_CHP(t)信号，控制热电联产在未来调节时间内各时段的动作；

B、用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t,l)和供暖功率h_EHP(t,l)，控制用户侧不同距离用户使用热泵供暖量，以及关闭散热器量;

C、火电机组发电出力p_CON(t)信号，控制火电机组在未来调节时间内各时段的动作。

本发明中步骤1）中t为采集的时间段，t∈0～T；步骤3）、4）中t为调度的时间段，t∈（T+1）～2T。

请参阅图7所示，为使用本发明调度方法后的热电火电调度图，运用本方法，可以实现热电联产出力变化而纯凝汽火电恒定出力，而原来热电联产出力恒定而纯凝汽火电变化出力。

请参阅图8所示，为使用本发明调度方法后不同性能热泵的节能效率图，从图中可以看出使用本发明调度方法后，热泵节能效果明显。

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 (9)

1.一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，包括：

用于产出电力和采暖热水的背压式热电联产机组（A）；

用于产出电能的燃煤纯凝汽式火电机组（B）；

通过电力电缆（113）与所述背压式热电联产机组（A）和燃煤纯凝汽式火电机组（B）并联的空调器热泵（108），所述空调器热泵（108）由所述背压式热电联产机组（A）和燃煤纯凝汽式火电机组（B）产生的电能驱动而产生采暖热能；

控制空调器热泵（108）的空调器热泵遥控开关（117）；

采集用户非采暖用电的电表；

通过供热管道（114）与所述背压式热电联产机组（A）相连接的热水式采暖散热器（110），所述背压式热电联产机组（A）生产的热水流入所述热水式采暖散热器（110）中产生采暖热能；

热水式采暖散热器热水消耗计量表（111）,用于检测所述热水式采暖散热器（110）热水消耗的数据；

控制热水式采暖散热器（110）的热水式采暖散热器流水阀门遥控开关（116）；

第一远程集中控制器（1121），采集背压式热电联产机组（A）的供暖出力热水流量，发电出力电量；并将采集的背压式热电联产机组（A）的供暖出力热水流量，发电出力电量传送给综合调度控制装置（115）；

第二远程集中控制器（1122），其记载热水式采暖散热器（110）与背压式热电联产机组（A）之间的管道距离信息；第二远程集中控制器（1122）采集热水式采暖散热器热水消耗计量表（111）检测的热水消耗数据，采集用户的非采暖用电，然后将管道距离信息、用户的非采暖用电、热水消耗数据传送给综合调度控制装置（115）；

第三远程集中控制器（1123），采集燃煤纯凝汽式火电机组（B）的发电出力电量；并将采集的燃煤纯凝汽式火电机组（B）的发电出力电量传送给综合调度控制装置（115）；

综合调度控制装置（115），由背压式热电联产机组（A）的供暖出力热水流量、背压式热电联产机组（A）的发电出力电量、燃煤纯凝汽式火电机组（B）的发电出力电量、用户的热水式采暖散热器（110）的管道距离信息、用户的非采暖用电数据和用户的热水消耗数据，生成调度控制信号；

第一远程集中控制器（1121）接收综合调度控制装置（115）所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号控制背压式热电联产机组（A）的背压式热电联产机组控制执行装置（118）动作；

第二远程集中控制器（1122）接收综合调度控制装置（115）所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号分别驱动空调器热泵遥控开关（117）、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关（116）执行动作；

第三远程集中控制器（1123）接收综合调度控制装置（115）所发出的调度控制信号，并用该调度控制信号控制燃煤纯凝汽式火电机组（B）的燃煤纯凝汽式火电机组控制执行装置（119）动作。

2.根据权利要求1所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，综合调度控制装置（115）分别用于：计算得到背压式热电联产机组（A）在每个时刻的供暖出力热水流量和发电出力电量的调度控制信号；计算得到燃煤纯凝汽式火电机组（B）在每个时刻的发电出力电量的调度控制信号；计算得到终端用户处的空调器热泵（108）在每个时刻的采暖电力消耗量的调度控制信号；计算得到终端用户处在每个时刻的热水式采暖散热器（110）消耗采暖热水数量的调度控制信号；

所述热水式采暖散热器流水阀门遥控开关（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；

空调器热泵遥控开关（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；

背压式热电联产机组控制执行装置（118），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（118）根据获得的调度控制信号，控制与其连接的阀门动作。

3.根据权利要求1所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，所述综合调度控制装置（115）包括：

接收用户非采暖用电数据、用户热水消耗数据、用户管道距离信息、背压式热电联产机组（A）的供暖出力热水流量、背压式热电联产机组（A）的发电出力电量和燃煤纯凝汽式火电机组（B）的发电出力电量的第一数据接收单元（201）；

将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元（202）；

对解码后的所有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编码器（205）；及

将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器（1121）、第二远程集中控制器（1122）、第三远程集中控制器（1123）的发送单元（206）。

4.根据权利要求1所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，所述背压式热电联产机组控制执行装置（118）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背压式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背压式热电联产机组的阀门动作。

5.根据权利要求1所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，所述燃煤纯凝汽式火电机组控制执行装置（119）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燃煤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燃煤纯凝汽式火电机组的燃煤进料阀门动作及发电蒸汽流量阀门动作。

6.根据权利要求1所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，综合调度控制装置（115）通过电力光纤（120）与云计算计算服务系统（917）连接，并驱动云计算计算服务系统（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、第二远程集中控制器、第三远程集中控制器。

7.根据权利要求1所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，所述第二远程集中控制器包括非采暖电表脉冲计数器、采暖热水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、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；

非采暖电表脉冲计数器连接用户非采暖电表，用于检测用户非采暖耗电数据，用户非采暖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）；

采暖热水流量脉冲计数器连接热水式采暖散热器热水消耗计量表（111），用于检测热水式采暖散热器热水消耗计量表（111）的采暖流量数据，采暖热水流量脉冲计数器检测得到的采暖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和热水式采暖散热器（110）与背压式热电联产机组（A）之间的管道距离信息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热泵遥控开关（117）、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关（116）执行动作。

8.根据权利要求1所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火电联合调度系统，其特征在于，所述第二远程集中控制器（1122）还用于采集用户输入的热惯性时间数据，并将该数据传送给综合调度控制装置（115）。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的一种背压式热电联产与纯凝汽火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：

1.1）、测量供给侧：

第一远程集中控制器（1121）采集0～T×ΔT时间段背压式热电联产机组（A）的发电出力P_CHP(t)和热出力H_CHP(t)；ΔT为采样周期；T为采集的次数，T为自然数；

第三远程集中控制器（1123）采集0～T×ΔT时间段燃煤纯凝汽式火电机组（B）的发电出力电量P_CON(t)；

1.2）、测量用户侧：i=0～N，N为用户个数；每个用户均具有空调器热泵（108）和热水式采暖散热器（110）；

1.2.1）、第二远程集中控制器（1122）采集N个用户距热源背压式热电联产机组（A）的管道距离S_i；

1.2.2）、第二远程集中控制器（1122）采集0～T×ΔT时间段N个用户非采暖耗电量P_i(t)；

1.2.3）、第二远程集中控制器（1122）采集0～T×ΔT时间段N个用户的热水式采暖散热器（110）的耗热量H_i(t)；

1.2.4）、第二远程集中控制器（1122）采集N个用户的空调器热泵（108）装机容量

1.2.5）、第二远程集中控制器（1122）采集N个用户输入的热惯性时间T_i；

2）、计算

2.1）、综合调度控制装置（115）计算所有用户各时段总的用电量：

$P_{\mathrm{sum}}\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{P}_i\left(t\right);$

2.2）、根据步骤2.1）中计算出的各时段总用电量P_sum(t)，利用统计分析方法，预测未来一段时间段的电力负荷P_load(t)；根据步骤1）采集的背压式热电联产机组（A）的热出力H_CHP(t)，预测未来一段时间的背压式热电联产机组（A）的热出力H_CHP(t)；

2.3）、用户分组：计算每个用户到热源的等效距离

做取整运算，使将相同的s_i的用户分为同一组，s_i=l，总计为L组，L为自然数；v为热水在管道中的流速；

2.4）、对步骤2.3）中分得的L个组，分别求出各组所有用户的总采暖负荷H_load(l)和热泵容量P_EHP(l)；

H_load(l)=∑H_i(t,l)；H_i(t,l)为第l组用户i在t时刻的采暖负荷；

为第l组用户i的热泵容量；

3）、控制计算

3.1）、目标函数：

目标函数总能耗f为：

$f=f_{\mathrm{CHP}}+f_{\mathrm{CHP}}^{\mathrm{ramp}}+f_{\mathrm{CON}}+f_{\mathrm{CON}}^{\mathrm{ramp}}---\left(1\right)$

f_CHP为背压式热电联产机组功率能耗，单位为MWh；

为背压式热电联产机组爬坡能耗，单位为MWh；f_CON为纯凝汽火电机组功率能耗，单位为MWh；

为纯凝汽火电机组爬坡能耗，单位为MWh；

其中：

a)、背压式热电联产机组功率能耗：

$f_{\mathrm{CHP}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{(h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right))}{{\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}}\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;T}---\left(2\right)$

h_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组供暖热出力，单位为MW；p_CHP(t)为调节后背压式热电联产机组发电出力，单位为MW；η_CHP(t)为背压式热电联产机组效率；

b)、背压式热电联产机组爬坡能耗：

$f_{\mathrm{CHP}}^{\mathrm{ramp}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_{\mathrm{CHP}}\&CenterDot;(p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)-p_{\mathrm{CHP}}(t-1))---\left(3\right)$

d_CHP为背压式热电联产机组(A)的爬坡煤耗系数；

c)、纯凝汽火电机组功率能耗：

$b_{\mathrm{CON}}\left(t\right)=\frac{p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)}{0.003313105\&CenterDot;p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)-0.082266676}---\left(4\right)$

$f_{\mathrm{CON}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}29.271\&CenterDot;p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\&CenterDot;b_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\&CenterDot;\mathrm{\&Delta;T}---\left(5\right)$

b_CON(t)为调节后纯凝汽火电机组发电煤耗量，单位为g/kWh；p_CON(t)为调节后纯凝汽火电机组发电出力，单位为MW；

d)、纯凝汽火电机组爬坡能耗：

$f_{\mathrm{CON}}^{\mathrm{ramp}}=\underset{t=(T+1)}{\overset{2T}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_{\mathrm{CON}}\&CenterDot;(p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)-p_{\mathrm{CON}}(t-1))---\left(6\right)$

d_CON为纯凝汽火电机组(B)的爬坡煤耗系数；

3.2）、约束方程

3.2.1）、电力负荷平衡

P_load(t)+p_EHPs(t)=p_CON(t)+p_CHP(t)     （7）

p_EHPs(t)为调节后t时刻所有用户热泵采暖耗电功率之和，单位为MW；

3.2.2）、热负荷平衡方程

Δh(t)=|H_CHP(t)-h_CHP(t)|   （8）

$\mathrm{\&Delta;h}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{h}_{\mathrm{EHP}}(t+l,l)(T\&le;t+l\&le;2T)---\left(9\right)$

其中：h_EHP(t+l,l)为t+l时段第l组用户热泵的供暖功率之和，单位为MW；h_EHP(t,l)为t时段第l组用户热泵的供暖功率之和，单位为MW；H_CHP(t)为步骤2.2）预测的背压式热电联产机组（A）t时段的热出力；

3.2.3）、背压式热电联产机组约束：

发电出力下限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)=90\%\&CenterDot;P_{\mathrm{CHP}}---\left(10\right)$

发电出力上限：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)=P_{\mathrm{CHP}}---\left(11\right)$

发电出力限制：

$p_{\mathrm{CHP}}^{\min }\left(t\right)<p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)\&le;p_{\mathrm{CHP}}^{\max }\left(t\right)---\left(12\right)$

热电联产热电比约束：

h_CHP(t)=RDB·p_CHP(t)              （13）

${\mathrm{\&eta;}}_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)=\frac{h_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)+p_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}{f_{\mathrm{CHP}}\left(t\right)}---\left(14\right)$

其中，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热电比；η_CHP(t)为背压式热电联产机组效率；f_CHP(t)为调节后热电联产机组功率能耗；

3.2.4）、纯凝式火电机组约束：

$P_{\mathrm{CON}}^{\min }\&le;p_{\mathrm{CON}}\left(t\right)\&le;P_{\mathrm{CON}}^{\max }---\left(15\right)$

其中

为纯凝汽火电机组发电出力上限，单位为MW；

为纯凝汽火电机组发电出力下限，单位为MW；

3.2.5）、用户侧热泵约束：

热电比约束：

h_EHP(t,l)=COP_EHP·p_EHP(t,l)    （16）

热泵出力上限：

0≤p_EHP(t,l)≤min(P_EHP(l),H_load(l)/COP_EHP)   （17）

其中，P_EHP(l)为第l组用户的热泵容量之和，单位为MW；H_load(l)为第l组用户的采暖负荷，单位为MW；COP_EHP为热泵性能系数；p_EHP(t,l)为t时段第l组用户的热泵耗电量之和，单位为MW；

各时段所有用户组的空调热泵耗电量之和：

$P_{\mathrm{EHPs}}\left(t\right)=\underset{l=0}{\overset{L}{\mathrm{\&Sigma;}}}{p}_{\mathrm{EHP}}(t,l)---\left(18\right)$

将步骤1）中直接采集变量P_CHP(t)，P_CON(t)；步骤2）中计算变量P_load(t)，H_CHP(t)，H_load(l)，P_EHP(l)代入公式1～18中并进行联合求解，在目标函数总能耗f为最小值时，求得优化后所得执行变量热电联产发电出力p_CHP(t)、热电联产热出力h_CHP(t)、用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t,l)和供暖功率h_EHP(t,l)、火电机组发电出力p_CON(t)；

4）、发送控制信号到供给和用户执行动作：

综合调度控制装置（115）根据步骤3）的优化后所得执行变量，将变量信号发送至供给侧的第一远程集中控制器（1121）、第三远程集中控制器（1123）和用户的第二远程集中控制器（1122），具体执行如下动作：

A、热电联产发电出力p_CHP(t)和热出力h_CHP(t)信号，控制热电联产在未来调节时间内各时段的动作；

B、用户不同时刻热泵耗电量p_EHP(t,l)和供暖功率h_EHP(t,l)，控制用户侧不同距离用户使用热泵供暖量，以及关闭散热器量;

C、火电机组发电出力p_CON(t)信号，控制火电机组在未来调节时间内各时段的动作。

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