CN105444259B - 风电供暖系统运行状态参数的获取方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风电供暖系统运行状态参数的获取方法及系统，所述方法包括：获取风电供暖系统的有限测量参数；根据有限测量参数获取风电供暖系统的运行状态参数；风电供暖系统包括n个电加热装置和m个储热装置；有限测量参数包括：n个电加热装置的额定功率和当前实际功率、m个储热装置的储水量和储水温度、每个储热装置允许的最高以及最低运行温度，和/或当前供热负荷；运行状态参数包括：将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间、储热装置能提供供热能力的剩余时间，和/或当前供热功率。本发明根据供暖系统实际监测的有限数据对供暖系统的运行状态参数进行计算，以实现对供暖系统运行状态的直观监控。

Description

风电供暖系统运行状态参数的获取方法及系统

技术领域

本发明涉及新能源与高效节能技术领域，具体涉及一种风电供暖系统运行状态参数的获取方法及系统。

背景技术

近年来，我国北方地区风电发展迅速，装机容量持续增加，但风电消纳问题突出，弃风情况严重，已经成为制约风电发展的首要瓶颈。根据国家能源局统计，2013年全国风电弃风电量约为162亿千瓦时。

北方地区的弃风主要发生在冬季供暖期，在风电大量弃风的同时，大量采用燃煤锅炉等形式的供暖系统大量消耗化石能源并排放污染物。采用风电供暖，可以减少弃风并实现节能减排，效益巨大，目前发展迅速。但风电出力具有间歇性和不确定性，和稳定的供暖需求之间不匹配，需要加入储热装置，在风电出力大的时段将多余的能量存储起来，在风电出力小的时段释放能量保证供暖需求。

因此，包含储热装置的风电供暖系统需要根据系统中的风电情况进行合理的控制，系统运行人员需要及时了解含储热装置的风电供暖系统的运行状态，而实际建设的含储热装置的风电供暖系统中相关运行参数繁多，对于实际的电网运行人员而言并不直观，电网运行人员很难从众多运行参数中获知风电供暖系统的运行状态。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种风电供暖系统运行状态参数的获取方法及系统，根据风电供暖系统实际监测的有限数据对风电供暖系统的运行状态参数进行计算，以实现对风电供暖系统运行状态的直观监控。

为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种风电供暖系统运行状态参数的获取方法，包括：

获取风电供暖系统的有限测量参数；

根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数；

其中，所述风电供暖系统包括n个电加热装置和m个储热装置；

其中，所述有限测量参数包括：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高以及最低运行温度T_max和T_min，和/或，风电供暖系统的当前供热负荷P_HL；

其中，所述运行状态参数包括：将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间、储热装置能提供供热能力的剩余时间，和/或，风电供暖系统的当前供热功率。

进一步地，所述运行状态参数，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间，包括下面四种情况中的至少一种：

电加热装置以额定功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以额定功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间。

进一步地，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以额定功率运行，不供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

进一步地，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以额定功率运行，且以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

进一步地，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以当前功率运行，不供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

进一步地，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以当前功率运行，且以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

进一步地，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置不供热，只有储热装置以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-储热装置能提供供热能力的剩余时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

进一步地，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置进行供热，储热装置进行储热或供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-风电供暖系统的当前供热功率为：

其中，P_GH为风电供暖系统的当前供热功率，ρ为水的密度，C_p为水的比热容，T_i ^t为当前时刻储热装置中的储水温度，T_i ^t-Δt为上一时刻储热装置的储水温度，储热时，(T_i ^t-T_i ^{t -Δt})为正，供热时，(T_i ^t-T_i ^t-Δt)为负。

第二方面，本发明还提供了一种风电供暖系统运行状态参数的获取系统，包括：第一获取单元和第二获取单元；

所述第一获取单元，用于获取风电供暖系统的有限测量参数；

所述第二获取单元，用于根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数；

其中，所述风电供暖系统包括n个电加热装置和m个储热装置；

其中，所述有限测量参数包括：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高以及最低运行温度T_max和T_min，和/或，风电供暖系统的当前供热负荷P_HL；

其中，所述运行状态参数包括：将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间、储热装置能提供供热能力的剩余时间，和/或，风电供暖系统的当前供热功率。

进一步地，所述运行状态参数，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间，包括下面四种情况中的至少一种：

电加热装置以额定功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以额定功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间。

通过上述技术方案可知，本发明所述的风电供暖系统运行状态参数的获取方法及系统，根据风电供暖系统有限的测量数据获取能够反映风电供暖系统运行状态的运行状态参数数据。本实施例获取的运行状态参数简单直观，便于电网调度运行人员根据获取的运行状态参数掌握风电供暖系统的运行状态，进而还可以在一定程度上促进风电消纳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一个实施例提供的风电供暖系统运行状态参数的获取方法的流程图；

图2是本发明第二个实施例提供的风电供暖系统运行状态参数的获取系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明第一个实施例提供的风电供暖系统运行状态参数的获取方法的流程图，参见图1，该方法包括如下步骤。

步骤101：获取风电供暖系统的有限测量参数。

在本步骤中，所述风电供暖系统包括n个电加热装置和m个储热装置；其中，所述有限测量参数包括：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高以及最低运行温度T_max和T_min，和/或，风电供暖系统的当前供热负荷P_HL。

步骤102：根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数。

在本步骤中，根据步骤101获取的有限测量参数中的部分或全部参数计算所述风电供暖系统的运行状态参数，然后电网运行人员可以通过本步骤获取的运行状态参数直观地了解到风电供暖系统的运行状态。

其中，所述运行状态参数包括：将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间、储热装置能提供供热能力的剩余时间，和/或，风电供暖系统的当前供热功率。

具体地，所述运行状态参数，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间，包括下面四种情况中的至少一种：

电加热装置以额定功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以额定功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间。

在本步骤中，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括以下几种情况。

a.当电加热装置以额定功率运行，不供热时，根据部分有限测量参数：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高运行温度T_max，获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容；ρ＝1000kg/m³，C_p＝4200J/(kg·K)；

b.当电加热装置以额定功率运行，且以当前负荷供热时，根据部分有限测量参数：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高运行温度T_max，风电供暖系统的当前供热负荷P_HL，获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

c.当电加热装置以当前功率运行，不供热时，根据部分有限测量参数：n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高运行温度T_max，获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

d.当电加热装置以当前功率运行，且以当前负荷供热时，根据部分有限测量参数：n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高运行温度T_max、风电供暖系统的当前供热负荷P_HL，获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

e.当电加热装置不供热，只有储热装置以当前负荷供热时，根据部分有限测量参数：m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最低运行温度T_min、风电供暖系统的当前供热负荷P_HL，获取的运行状态参数-储热装置能提供供热能力的剩余时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

f.当电加热装置进行供热，储热装置进行储热或供热时，根据部分有限测量参数：n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m，获取的运行状态参数-风电供暖系统的当前供热功率为：

其中，P_GH为风电供暖系统的当前供热功率，ρ为水的密度，C_p为水的比热容，T_i ^t为当前时刻储热装置中的储水温度，T_i ^t-Δt为上一时刻储热装置的储水温度，储热时，(T_i ^t-T_i ^{t -Δt})为正，供热时，(T_i ^t-T_i ^t-Δt)为负。

本实施例所述的风电供暖系统运行状态参数的获取方法，根据风电供暖系统有限的测量数据获取能够反映风电供暖系统运行状态的运行状态参数数据。本实施例获取的运行状态参数简单直观，便于电网调度运行人员根据获取的运行状态参数掌握风电供暖系统的运行状态，进而还可以在一定程度上促进风电消纳。

图2示出了本发明第二个实施例提供的风电供暖系统运行状态参数的获取系统的结构示意图，参见图2，该系统包括：第一获取单元21和第二获取单元22；

所述第一获取单元21，用于获取风电供暖系统的有限测量参数；

所述第二获取单元22，用于根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数；

其中，所述风电供暖系统包括n个电加热装置和m个储热装置；

其中，所述有限测量参数包括：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高以及最低运行温度T_max和T_min，和/或，风电供暖系统的当前供热负荷P_HL；

其中，所述运行状态参数包括：将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间、储热装置能提供供热能力的剩余时间，和/或，风电供暖系统的当前供热功率。

其中，所述运行状态参数，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间，包括下面四种情况中的至少一种：

电加热装置以额定功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以额定功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间。

所述第二获取单元22，具体用于：

当电加热装置以额定功率运行，不供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

所述第二获取单元22，具体用于：

当电加热装置以额定功率运行，且以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

所述第二获取单元22，具体用于：

当电加热装置以当前功率运行，不供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

所述第二获取单元22，具体用于：

当电加热装置以当前功率运行，且以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

所述第二获取单元22，具体用于：

当电加热装置不供热，只有储热装置以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-储热装置能提供供热能力的剩余时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

所述第二获取单元22，具体用于：

当电加热装置进行供热，储热装置进行储热或供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-风电供暖系统的当前供热功率为：

其中，P_GH为风电供暖系统的当前供热功率，ρ为水的密度，C_p为水的比热容，T_i ^t为当前时刻储热装置中的储水温度，T_i ^t-Δt为上一时刻储热装置的储水温度，储热时，(T_i ^t-T_i ^{t -Δt})为正，供热时，(T_i ^t-T_i ^t-Δt)为负。

本实施例所述的风电供暖系统运行状态参数的获取系统，根据风电供暖系统有限的测量数据获取能够反映风电供暖系统运行状态的运行状态参数数据。本实施例获取的运行状态参数简单直观，便于电网调度运行人员根据获取的运行状态参数掌握风电供暖系统的运行状态，进而还可以在一定程度上促进风电消纳。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种风电供暖系统运行状态参数的获取方法，其特征在于，包括：

获取风电供暖系统的有限测量参数；

根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数；

其中，所述风电供暖系统包括n个电加热装置和m个储热装置；

其中，所述有限测量参数包括：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高以及最低运行温度T_max和T_min，以及风电供暖系统的当前供热负荷P_HL；

其中，所述运行状态参数包括：将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间、储热装置能提供供热能力的剩余时间和风电供暖系统的当前供热功率；

其中，所述运行状态参数，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间，包括下面四种情况：

电加热装置以额定功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以额定功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以额定功率运行，不供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以额定功率运行，且以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以当前功率运行，不供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置以当前功率运行，且以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置不供热，只有储热装置以当前负荷供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-储热装置能提供供热能力的剩余时间为：

其中，ρ为水的密度，C_p为水的比热容。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数，包括：

当电加热装置进行供热，储热装置进行储热或供热时，根据所述有限测量参数获取的运行状态参数-风电供暖系统的当前供热功率为：

其中，P_GH为风电供暖系统的当前供热功率，ρ为水的密度，C_p为水的比热容，T_i ^t为当前时刻储热装置中的储水温度，T_i ^t-Δt为上一时刻储热装置的储水温度，储热时，(T_i ^t-T_i ^t-Δt)为正，供热时，(T_i ^t-T_i ^t-Δt)为负。

8.一种风电供暖系统运行状态参数的获取系统，其特征在于，包括：第一获取单元和第二获取单元；

所述第一获取单元，用于获取风电供暖系统的有限测量参数；

所述第二获取单元，用于根据所述有限测量参数获取所述风电供暖系统的运行状态参数；

其中，所述风电供暖系统包括n个电加热装置和m个储热装置；

其中，所述有限测量参数包括：n个电加热装置的额定功率P₁(W)，P₂(W)，…，P_n(W)、n个电加热装置的当前实际功率P_s1(W)，P_s2(W)，…，P_sn(W)、m个储热装置的储水量V₁，V₂，…，V_m、m个储热装置的储水温度T₁，T₂，…，T_m、每个储热装置允许的最高以及最低运行温度T_max和T_min，以及风电供暖系统的当前供热负荷P_HL；

其中，所述运行状态参数包括：将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间、储热装置能提供供热能力的剩余时间和风电供暖系统的当前供热功率；

其中，所述运行状态参数，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间，包括下面四种情况：

电加热装置以额定功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以额定功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，不供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间；

电加热装置以当前功率运行，以当前负荷供热时，将储热装置从当前运行工况加热到最高温度需要的加热时间。