CN107477553A - 一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略 - Google Patents

一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略 Download PDF

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杨延春
罗朝辉
吴亮
刘裕德
韩慎朝
于波
张超
隋淑慧
张凡
孙学文
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Tianjin Energy Saving Service Co Ltd
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其技术特点是:设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力;计算太阳能集热器日蓄热量;设计蓄热水箱容积以满足非低谷电时间段用热量;计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度;控制系统根据上述模型及参数监控蓄热水箱内的温度,对太阳能集热器和电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。本发明充分发挥太阳能和电锅炉的优点,对电锅炉和太阳能集热器进行最优负荷配置和运行模式控制,其利用廉价的低谷电和太阳能集热器,满足非低谷电时间段用热量,确保供暖的可靠性和经济性。

Description

一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略
技术领域
[0001]本发明属于锅炉技术领域,尤其是一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源 控制策略。
背景技术
[0002]伴随着我国经济转型,能源革命越来越成为国家的一个主要工作方向。面对当前 日益严峻的大气污染问题,国家出台了一系列政策开展铁腕治理,大力推进北方地区冬季 清洁取暖,建设京津冀“无煤区”,实现能源的绿色和可持续发展,这成为能源供给和消费革 命的重要内容。目前,在城市中逐渐采用电锅炉代替燃煤锅炉供暖以利于环保。采用电锅炉 能够充分地将电能转化成热能,储存在蓄热水箱中,在需要的时候将热量释放出来。电能是 清洁二次能源,零排放,无污染,电能转化成热能的转化率超过95%,安全性高,无噪音。但 是电锅炉存在占用供电容量、用电量过高、运行成本高等问题。目前太阳热能技术也得到了 广泛应用,太阳能热水系统是利用太阳能集热器,收集太阳辐射能把水加热的一种装置,最 具经济价值、技术最成熟且己商业化的一项技术,但是太阳能受制于天气因素,单纯的太阳 能供热常常导致供热量不足。现有的太阳能配合电辅热供热设备由于设备负荷设计不合 理,控制方法不当等原因,不能最大限度的充分利用太阳能,难以实现能源最优利用。
发明内容
[0003]本发明的目地在于克服现有技术的不足,提出一种设计合理、节约能源且可靠性 高的基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略。
[0004]本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0005] —种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,包括以下步骤:
[000<5]步骤1、设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力;
[0007]步骤2、计算太阳能集热器日蓄热量;
[0008]步骤3、设计蓄热水箱容积以满足非低谷电时间段用热量;
[0009]步骤4、计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度;
[0010]步骤5、控制系统根据上述模型及参数监控蓄热水箱内的温度,对太阳能集热器和 电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。
[0011]所述步骤1采用如下模型计算电锅炉容量:
[0012] P=KXFXqXHi/H2
[0013]式中,P为电锅炉功率,K为蓄热热损失系数,K取值为1.10〜1.15; F为采暖面积;q 为建筑日平均热负荷指标,Hi为采暖时间,出电锅炉向蓄热水箱蓄热的时间。
[00M]所述步骤2采用如下模型计算太阳能集热器日蓄热量:
[0015] Q —JXmX (l~n2)S/f
[0016]式中:Q为太阳能集热器日蓄热量,j为当地集热器倾斜面上日均太阳辐照量,加则 为集热器平均集热效率,阳则为管路及蓄热装置热损失率,s为太阳能集热面积,?为太阳能 保证率。
[0017] 所述步骤3采用如下模型设计蓄热水箱容积:
[0018] V = 3.6 (K X F X q X H3+Q) / (C X p X At) _9]式中:V为蓄热水箱容积,K为蓄热热损失系数,K取值为丨.10〜丨.15;F为采暖面积; q为建筑日平均热负荷指标,H3为非低谷电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄 热量,C为水的比热容,p为水的密度,At为蓄热温差。
[0020]所述步骤4的计算方法为:
[0021] ti = 3.6 (KXFXqXH3+Q)/(CXpXV)+to
[0022]式中,为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度,如为60。(:,1( 为蓄热热损失系数,K取值为1.10〜1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H3为非 低谷电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄热量,C为水的比热容,p为水的密度, V为蓄热水箱容积。
[0023]本发明的优点和积极效果是:
[0024] t发明充分发挥太阳能和电锅炉的优点,对电锅炉和太阳能集热器进行最优负荷 配置和运行模式控制,实现能源最优利用。利用廉价的低谷电,平抑用电负荷,减少发电单 位夜间运行的停机限负荷,并按照经济性、环保性最大化原则,充分利用现场屋顶和闲置空 间面积,全部安装太阳能集热器,使得蓄热水箱最大限度存储太阳能蓄热量,满足非低谷电 时间段用热量,确保供暖的可靠性和经济性。
附图说明
[0025]图1为本发明的控制策略示意图;
[0026]图2为本发明的太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉连接示意图。
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
[0028] —种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,是在图2所示的太阳能、 电锅炉互补蓄热锅炉上实现的。该太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉包括控制系统及太阳能集 热器、电锅炉、蓄热水箱和末端散热器,太阳能集热器及电锅炉与蓄热水箱之间通过保温输 水管相连接,蓄热水箱与末端散热器通过保温输水管道相连接,控制系统与太阳能集热器、 电锅炉、蓄热水箱相连接实现最优负荷配置和运行模式的控制功能。控制系统通过时间段 设置、监控水箱温度对太阳能集热器和电锅炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄 热水箱的放热进行控制。太阳能集热器和电锅炉根据控制系统命令,对蓄热水箱进行蓄热。 [0029] —种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,包括以下步骤:
[0030]步骤1、设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力:
[0031]由于太阳能受制于天气因素,存在较大的不确定性,为确保供暖可靠性和经济性, 电锅炉应具备利用低谷电独立24小时供热的能力。电锅炉容量设计:
[0032] P=KXFXqXHi/H2
[0033] 式中,Pi为电锅炉功率,单位为W;K为蓄热热损失系数,一般取1.10-1.15;F为采暖 面积,单位为m2;q为建筑日平均热负荷指标,单位为W/m;Hl为采暖时间,单位为匕出电锅炉 向蓄热水箱蓄热的时间(低谷电时间),单位为h。
[0034]步骤2、计算太阳能集热器日蓄热量。
[0035]按照经济性、环保性最大化原则,充分利用现场屋顶和闲置空间面积,全部安装太 阳能集热器。太阳能集热器日蓄热量:
[0036] Q=JXniX (l-n2) S/f
[0037]式中:Q为太阳能集热器日蓄热量,单位为MJ;J为当地集热器倾斜面上日均太阳辐 照量,单位为MJ/(m2 • d) ;m则为集热器平均集热效率,单位为则为管路及蓄热装置热 损失率,单位为% ; S为太阳能集热面积,单位为m2; f为太阳能保证率,单位为%。
[0038]步骤3、设计蓄热水箱谷积以满足非低谷电时间段用热量。
[0039]蓄热水箱应最大限度存储太阳能蓄热量,同时保证供暖可靠性,满足非低谷电时 间段用热量。蓄热水箱容积设计:
[0040] V=3.6 (KXFXqXH3+Q) / (CXpX △ t)
[0041]式中:V为蓄热水箱容积,单位为m3;H3为非低谷电时间段等效耗热量时间;C为水的 比热容,单位为kj/kg°C;p为水的密度,单位为kg/m3;At为蓄热温差。
[0042]步骤4、计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度:
[0043] ti = 3.6 (KXFXqXH3+Q)/(CXpXV)+to
[0044] 式中,^为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度,单位为。C; to 为 60°C。
[0045] _步骤5、控制系统根据上述模型及参数监控蓄热水箱,对太阳能集热器和电锅炉的 启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。控制系统的具体方法如 图1所示:
[0046]在日间,当太阳能集热器水温超过9(TC时,控制系统控制太阳能集热器停止蓄热, 当太阳能集热器水温水温低于9〇。(:时,控制系统控制太阳能集热器持续蓄热。在夜间,当蓄 热水箱水温超过。时,控制系统控制电锅炉停止工作,当蓄热水箱水温低于^时,控制系统 控制电锅炉在低谷时段开启,使蓄热水箱水温升至tl。
[OO47]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 (5)

1.一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特征在于包括以下步骤: 步骤1、设计电锅炉容量,以满足利用低谷电独立24小时供热能力; ~ 步骤2、计算太阳能集热器日蓄热量; 步骤3、设计蓄热水箱容积以满足非低谷电时间段用热量; 步骤4、计算为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度; 步骤5、控制系统根据上述模型及参数监控蓄热水箱内的温度,对太阳能集热器和电锅 炉的启停进行控制,并根据末端散热需求对蓄热水箱的放热进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特 征在于:所述步骤1采用如下模型计算电锅炉容量: ' P = KXFXqXHi/H2 式中,P为电锅炉功率,K为蓄热热损失系数,K取值为1 • 10〜1 • 15 ;F为采暖面积;q为建 筑日平均热负荷指标为采暖时间,H2电锅炉向蓄热水箱蓄热的时间。
3. 根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特 征在于:所述步骤2采用如下模型计算太阳能集热器日蓄热量: Q=JXniX (l-n2)S/f 式中:Q为太阳能集热器日蓄热量,J为当地集热器倾斜面上日均太阳辐照量,m则为集 热器平均集热效率,n2则为管路及蓄热装置热损失率,S为太阳能集热面积,f为太阳能保证 率。
4. 根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特 征在于:所述步骤3采用如下模型设计蓄热水箱容积: V = 3.6(KXFXqXH3+Q)/(CXpX At) 式中:V为蓄热水箱容积,K为蓄热热损失系数,K取值为1 • 10〜1 • 15; F为采暖面积;q为 建筑日平均热负荷指标,H3为非低谷电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄热 量,C为水的比热容,p为水的密度,At为蓄热温差。
5. 根据权利要求1所述的一种基于太阳能、电锅炉互补蓄热锅炉的能源控制策略,其特 征在于:所述步骤4的计算方法为: ti = 3.6(KXFXqXH3+Q)/(CXpXV)+to 式中,U为满足非低谷电时间段用热时蓄热水箱的热水所达最低温度,to为60°C,K为蓄 热热损失系数,K取值为1.10〜1.15;F为采暖面积;q为建筑日平均热负荷指标,H3为非低谷 电时间段等效耗热量时间,Q为太阳能集热器日蓄热量,C为水的比热容,p为水的密度,V为 蓄热水箱容积。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110118380A (zh) * 2019-04-16 2019-08-13 天津大学 一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法
CN110230842A (zh) * 2019-03-25 2019-09-13 国网辽宁省电力有限公司 一种基于多智能体的蓄热式电锅炉“削峰填谷”控制方法
CN112503616A (zh) * 2020-11-16 2021-03-16 国网(天津)综合能源服务有限公司 一种多能源互补蓄热系统及其控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165432A (zh) * 2006-10-17 2008-04-23 珠海慧生能源技术发展有限公司 智能化光能热泵式冷热水节能机组及控制方法
CN201412901Y (zh) * 2009-05-27 2010-02-24 丹东大正机电设备科技有限公司 低谷电辅助式太阳能供暖系统
CN101813335A (zh) * 2010-02-11 2010-08-25 沈阳联美蓝天环保新能源有限公司 利用太阳能和热泵替代部分传统热源的集中供热方法及系统
CN201844456U (zh) * 2010-11-13 2011-05-25 胡敦河 太阳能电锅炉互补取暖系统
CN104344603A (zh) * 2014-09-30 2015-02-11 山东中瑞新能源科技有限公司 利用谷电辅助供热/供冷的地埋管地源热泵系统及方法
CN106382668A (zh) * 2016-08-29 2017-02-08 东北大学 一种电蓄热锅炉与太阳能联合采暖的系统与方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101165432A (zh) * 2006-10-17 2008-04-23 珠海慧生能源技术发展有限公司 智能化光能热泵式冷热水节能机组及控制方法
CN201412901Y (zh) * 2009-05-27 2010-02-24 丹东大正机电设备科技有限公司 低谷电辅助式太阳能供暖系统
CN101813335A (zh) * 2010-02-11 2010-08-25 沈阳联美蓝天环保新能源有限公司 利用太阳能和热泵替代部分传统热源的集中供热方法及系统
CN201844456U (zh) * 2010-11-13 2011-05-25 胡敦河 太阳能电锅炉互补取暖系统
CN104344603A (zh) * 2014-09-30 2015-02-11 山东中瑞新能源科技有限公司 利用谷电辅助供热/供冷的地埋管地源热泵系统及方法
CN106382668A (zh) * 2016-08-29 2017-02-08 东北大学 一种电蓄热锅炉与太阳能联合采暖的系统与方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110230842A (zh) * 2019-03-25 2019-09-13 国网辽宁省电力有限公司 一种基于多智能体的蓄热式电锅炉“削峰填谷”控制方法
CN110118380A (zh) * 2019-04-16 2019-08-13 天津大学 一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法
CN110118380B (zh) * 2019-04-16 2020-12-29 天津大学 一种太阳能采暖系统等效设计容量计算方法
CN112503616A (zh) * 2020-11-16 2021-03-16 国网(天津)综合能源服务有限公司 一种多能源互补蓄热系统及其控制方法

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