CN106373029A - 一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略，其技术特点是包括以下步骤：根据冬季热负荷需求及与电网关系特性对以电供热园区负荷类型进行分类；根据系统应用地区的自然资源种类及丰富程度，建立以电供热园区的以电供热设备模型；确定电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性；根据电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性对多目标组合运行优化。本发明结合供热负荷与电力负荷的耦合特性，充分考虑时间、园区运行特点等因素的典型冬季园区供热运行特性，实现大容量电网与热负荷需求的匹配耦合功能；优化并选出可用于多场景运行的各类型单台以电供热机组的优化组合方案，达到协调控制集中式以电供热系统的目的。
Description
技术领域
本发明属于供电节能技术领域，尤其是一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略。
背景技术
电力作为来源广泛、转换方式多样的清洁能源，其终端能源利用效率在各种能源形式中是最高的。电力能够大规模替代煤、石油等能源，将对能源利用体系以及现有的环境问题产生深刻影响，有利于提高能源资源的利用效率和环境友好程度。由于不同的供热区域具有不同的特点，如何根据不同的以电供热区域的特点，合理进行以电供热控制是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、节能环保的大型集中式综合以电供热系统的优化策略。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略，包括以下步骤：
步骤1、根据冬季热负荷需求及与电网关系特性对以电供热园区负荷类型进行分类；
步骤2、根据系统应用地区的自然资源种类及丰富程度，建立以电供热园区的以电供热设备模型；
步骤3、分析大型集中式综合以电供热系统稳态运行时的不同电压、频率下空调负荷的有功、无功输出，启、停机时空调负荷的电压、功率输出以及有大、小电压扰动情况下的空调负荷有功、无功响应参量，确定电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性。
步骤4、根据电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性对多目标组合运行优化。
所述步骤1以电供热园区负荷类型包括负荷需求集中型、负荷分散型和负荷持续性型。
所述步骤2的自然资源种类及丰富程度包括土壤源、地热源、水源、风源、光能源和热能源。
所述步骤4的实现方法包括以下步骤：
(1)收集历史数据：分析以电供热目标用户电网总负荷的年、月、日负荷曲线特征及热负荷的年、月、日负荷曲线特征，考虑气候、节假日因素的情况，分析供热机组在平稳运行、启停运行和有电压扰动运行情况下的有功、无功输出数据，确定包含清洁能源发电、蓄能系统、热泵、电锅炉系统的多种类以电供热设备负荷曲线特性；结合电网与热负荷的耦合关系特性，归纳多种类以电供热设备控制特性及典型运行模式；
(2)归纳常规以电供热机组并联式运行特性，基于电热耦合关系及外围影响因素，根据不同场景下的调控需求，制定优化控制方法，结合以电供热系统调控分类方法，确定调控目标的分解原则、方法及调控计划；基于不同类型以电供热机组运行特性及数学模型，实现包含清洁能源发电、蓄能、热泵、电锅炉等的多种组合效应；
(3)制定基于典型集中式以电供热机组组合优化运行策略，考虑如同时率、响应速度等；在此基础上，优化并选出可用于多场景运行的各类型单台以电供热机组的优化组合方案，进一步考虑组合优化的运行策略及方法，实现多目标以电供热系统并列式优化运行。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明利用电网峰谷特性、响应特性结合可再生能源转换装置，实现联合运行优化策略方法研究，同时考虑以电供热为核心的可再生能源、分布式能源分散式供热优化配置方法研究，并建立集中式、分布式的优化控制模型，最终通过基于电力营销数据及供热运行数据，实现以电供热系统综合评价方法与指标。
2、本发明针对同种类大型园区不同需求能源特点，提供不同种类综合以电供热系统，有效融合清洁能源发电、清洁能源热水/空调、蓄能系统、热泵系统、电热膜及多种类电锅炉系统，通过组合运行优化策略及方法研究，实现多种类以电供热系统并联式运行。
3、本发明结合供热负荷与电力负荷的耦合特性，提出大型集中式以电供热系统的优化运行方法，其充分考虑时间、园区运行特点等因素的典型冬季园区供热运行特性，实现大容量电网与热负荷需求的匹配耦合功能；其依据用户用能情况制定多种组合(包括清洁能源发电、蓄能、热泵、电锅炉)，优化并选出可用于多场景运行的各类型单台以电供热机组的优化组合方案，达到协调控制集中式以电供热系统的目的。
附图说明
图1是本发明的系统框架图；
图2是本发明的电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性处理流程图；
图3是本发明的多目标组合运行优化方法处理流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略，如图1至图3所示，包括以下步骤：
步骤1、根据冬季热负荷需求及与电网关系对典型以电供热园区进行分类，将园区负荷进行分类：包括负荷需求集中型、负荷分散型、负荷持续性等多重维度。
步骤2、根据系统应用地区的自然资源种类及丰富程度，建立以电供热园区的以电供热设备模型。
在本步骤中，自然资源种类及丰富程度包括土壤源、地热源、水源、风、光、热等可再生能源。此外，以电供热园区还需要考虑计算机发热、人体发热、机械设备发热、楼宇吸收释放热量会影响冬季热负荷递减，园区内用户用能习惯不同也将会导致热负荷的变化，时间、季节、电价同样会影响不同园区供热运行特性，将这些影响因素均设置成本系统的运行关键参量。
步骤3、通过分析大型集中式综合以电供热系统的优化策略稳态运行时不同电压、频率下空调负荷的有功、无功输出，启、停机时空调负荷的电压、功率输出以及有大、小电压扰动情况下的空调负荷有功、无功响应等参量，确定出电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性。
如图2所示，在本步骤中，根据步骤1确定的以电供热园区类型进行单个/多类以电供热系统分类并分析单个/多类以电供热用电特性，得到以电供热系统运行负荷特征，进而得到与电网耦合关系及影响因素。根据步骤2得到的以电供热设备模型确定热负荷需求递减因子，最后将与电网耦合关系及影响因素与热负荷需求递减因子结合在一起，得到以电供热的不同类园区冬季热负荷需求及与电网关系。
步骤4、将多目标组合运行优化，具体方法如图3所示，包括以下步骤：
(1)收集历史数据，分析大型集中式以电供热目标用户电网总负荷的年、月、日负荷曲线特征及热负荷的年、月、日负荷曲线特征，根据各负荷曲线特征，考虑气候、节假日等因素的情况，分析历史数据，如供热机组在平稳运行、启停运行和有电压扰动运行情况下的有功、无功输出等数据，分析及确定包含清洁能源发电、蓄能系统、热泵、电锅炉系统等多种类以电供热设备负荷曲线特性。结合电网与热负荷的耦合关系特性，归纳多种类以电供热设备控制特性及典型运行模式；
(2)归纳目前常规以电供热机组并联式运行特性，基于电热耦合关系及外围影响因素，根据不同场景下的调控需求，制定优化控制方法，结合以电供热系统调控分类方法，确定调控目标的分解原则、方法及调控计划。基于不同类型以电供热机组运行特性及数学模型，实现包含清洁能源发电、蓄能、热泵、电锅炉等的多种组合效应。
(3)制定基于典型集中式以电供热机组组合优化运行策略，考虑如同时率、响应速度等；在此基础上，优化并选出可用于多场景运行的各类型单台以电供热机组的优化组合方案，进一步考虑组合优化的运行策略及方法，实现多目标以电供热系统并列式优化运行。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、根据冬季热负荷需求及与电网关系特性对以电供热园区负荷类型进行分类；
步骤2、根据系统应用地区的自然资源种类及丰富程度，建立以电供热园区的以电供热设备模型；
步骤3、分析大型集中式综合以电供热系统稳态运行时的不同电压、频率下空调负荷的有功、无功输出，启、停机时空调负荷的电压、功率输出以及有大、小电压扰动情况下的空调负荷有功、无功响应参量，确定电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性。
步骤4、根据电网与园区冬季热负荷的耦合关系特性对多目标组合运行优化。
2.根据权利要求1所述的一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略，其特征在于：所述步骤1以电供热园区负荷类型包括负荷需求集中型、负荷分散型和负荷持续性型。
3.根据权利要求1所述的一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略，其特征在于：所述步骤2的自然资源种类及丰富程度包括土壤源、地热源、水源、风源、光能源和热能源。
4.根据权利要求1所述的一种大型集中式综合以电供热系统的优化策略，其特征在于：所述步骤4的实现方法包括以下步骤：
(1)收集历史数据：分析以电供热目标用户电网总负荷的年、月、日负荷曲线特征及热负荷的年、月、日负荷曲线特征，考虑气候、节假日因素的情况，分析供热机组在平稳运行、启停运行和有电压扰动运行情况下的有功、无功输出数据，确定包含清洁能源发电、蓄能系统、热泵、电锅炉系统的多种类以电供热设备负荷曲线特性；结合电网与热负荷的耦合关系特性，归纳多种类以电供热设备控制特性及典型运行模式；
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| CN (1) | CN106373029A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109631144A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-04-16 | 国网天津市电力公司电力科学研究院 | 大型集中式综合以电供热系统及其组合运行优化方法 |
| CN110851892A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-02-28 | 山东大学 | 一种园区级综合能源系统辅助设计方法及系统 |
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2016
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