CN108443957A - 一种大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,由电厂发电机组发电向电网供电,同时利用产生的热量向热网供热,热电平衡时供电量与供热量比例为固定值K;其特征在于至少包括如下步骤:当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,启动高压电极锅炉系统,将电厂发电机组供给电网的部分电能通过高压电极锅炉转变为热能向热网供热,达到热电平衡;当电网需电量与热网需热量的比例大于K时,启动蓄热系统,将发电机组产生的多余热量存入蓄热系统中,达到热电平衡。本发明调峰控制方法联合多组发电机组、高压电极锅炉参与电网调峰,合理调配功率,响应迅速,使其能够在最短的时间内响应调峰命令达到设定目标,调峰运行的效率高及效果好。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,尤其涉及一种热电厂配备高压电极锅炉和蓄热系统的联合调峰供热方法。
背景技术
由于日常用电的不平衡性特点,电网在运行过程中存在用电高峰与用电低谷期。调查发现,发电低谷出现在夜间12时至第二天6时左右,低谷时段持续时间约为6小时,这段时间用电量需求少,发电量也相应减少。因为夜晚温度低,往往供热需求反而加大,发电机组的供热能力与发电量成正比关系,因此就会形成发电与供热的矛盾问题,为保证电网负荷平衡,在社会用电量需求低的时段,怎么解决多余电量的消纳,是非常迫切的问题。尤其在夜间12时至第二天6时左右,这个时段是电厂参与深度调峰热电解耦需求较为迫切的时段。
目前为了解决发电与供热的矛盾问题,通常采用以热定电的方法,根据需热量确定发电量,这样做的结果就是成本极高,多余电量无法消纳。
高压电极式锅炉一般采用除盐水做为内部循环水,除盐水的导电率(25℃时)一般为<0.3μs/cm,该水属于不导电体(此时水的电阻性接近于无限大),此时可以理解为电极之间不导通,因此电极锅炉处于不做功状态。为使锅炉正常做功加热电解水进行供热,锅炉内必须加入一定的电解质,使炉内循环水具有合理的电阻,才能使其导电。
高压电极式热水锅炉技术在国外主要应用于民用采暖供热。通过控制通过高压电极的电流将电能99%转化成热量。电压采用6-35kV。负荷调节范围是1~100%。由于是利用水的电阻性直接对水进行加热,高压电直接对做为电阻的锅炉内部电解质循环水进行加热,不存在能量转化损失,电能100%转化成热量,基本没有热损失。当锅炉缺水时,电极间相互独立,通过电解质水导通的电流通道被切断。不存在类似常规锅炉那样因缺水烧坏的现象。但未见将高压电极式锅炉使用到电网调峰供热之中,如何在电网调峰供热系统中分配多组高压电极锅炉功率,使其能够在最短的时间内响应调峰命令达到设定目标,也关系到调峰运行的效率及效果。
发明内容
发明目的:本发明目的在于针对现有技术的不足,提供一种能够在最短时间内响应调峰命令达到调峰目标的大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,同时结合智能控制策略,实现综合节能优化运行。
技术方案:本发明所述大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,由电厂发电机组发电向电网供电,同时利用产生的热量向热网供热,热电平衡时供电量与供热量比例为固定值K;至少包括如下步骤:
当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,启动高压电极锅炉系统,将电厂发电机组供给电网的部分电能通过高压电极锅炉转变为热能向热网供热,达到热电平衡;
当电网需电量与热网需热量的比例大于K时,启动蓄热系统,将发电机组产生的多余热量存入蓄热系统中,达到热电平衡。
高压电极锅炉系统接收控制系统发出的功率指令后,按照预定策略分配电极锅炉负荷,使得高压电极锅炉系统在最短时间内响应。
进一步地,当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,控制系统计算发电机组的运行负荷值及高压电极锅炉系统的负荷值,使其满足:电网用户需电量及高压电极锅炉系统的用电量之和与电厂发电机组供电量平衡,电网发电机组的供热量及高压电极锅炉的供热量之和与热网用户需热量平衡;当电网需电量与热网需热量的比例大于K时,控制系统按照电网用户需电量确定发电机组的运行负荷值。
为了保证热网平稳,当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,在发电机组负荷和高压电极锅炉系统的负荷值调整完毕之前,先通过蓄热系统储存的热量向热网补充供热。
高压电极锅炉系统运行过程中,动态监测AGC或值长给定的调峰功率变化,如果没有变化按照原来的分配额运行电极锅炉,当调峰功率变化时,与原功率比较,大于原功率执行增加后的功率,小于原功率执行减少后的功率。
优选地,系统根据AGC或值长指令以及供热量和用热量的当前值和变化趋势预判,调节热电机组的发电量和供热量。
优选地,为了系统稳定,系统根据供热量和用热量的当前值和变化趋势预判,当热电机组和高压电极锅炉供热量超额时,蓄热系统自动切换到蓄热模式;当热电机组和高压电极锅炉供热量不足时,蓄热系统自动切换到放热模式。
系统运行过程中,综合分析热电机组的供热效率损耗、高压电极锅炉的供热效率损耗、蓄热系统的供热效率损耗,在总体电量平衡和热网平衡的前提下,将供热量在热电机组、高压电极锅炉、蓄热系统之间进行灵活调节,保证系统运行的能量最优。
系统包括若干台发电机组、若干组由高压电极锅炉和蓄热系统组成的高压电极锅炉系统,启动之前在高压电极锅炉系统中设定各组高压电极锅炉的优先级别;每组高压电极锅炉单独设置有PID控制器,分别进行功率和回水温度调节,出水温度作为锅炉安全预警用;高压电极锅炉系统通过智能控制器接收AGC或值长的调度指令,并根据设定的优先级和控制策略启停各组电极锅炉并调节功率。
蓄热系统属于电锅炉控制系统的一部分,根据热网运行状态,系统可自动切换蓄热和放热模式,平衡因高压电极锅炉和发电机组启停速度、功率调节速度差异造成的热网热量波动。因发电机组响应速度较慢,当发电机组根据负荷指令要求,导致供热减少,系统监测到供热温度降低,可自动投入蓄热装置,以保证供热温度的平稳。系统可设定在特定条件下(如:低谷电价、富余热量存储等)进行蓄热。
系统建立多种优化模型,综合分析发电机组发电量、热网供(需)热量、蓄热状态、发电与用电成本等,根据热电机组发电供热曲线、蓄热系统蓄热容量,利用高压电极锅炉快速响应的特性,以节能、高效、高收益为目标,在热电机组、高压电极锅炉、蓄热系统之间进行切换,保证系统的综合节能优化运行。例如:当调峰补助较高时,系统降低热电机组负荷,减少热电机组供热输出,增加高压电极锅炉负荷进行供热,利用蓄热装置进行蓄热,以达到提高调峰深度获取更高收益的目的;当处于非调峰时段,优先采用热电机组和蓄热系统内蓄热容量满足供热需求,减少或不使用高压电极锅炉负荷进行供热,以降低供热成本。
有益效果:(1)本发明调峰控制方法联合多组发电机组、高压电极锅炉参与电网调峰,合理调配功率,响应迅速,使其能够在最短的时间内响应调峰命令达到设定目标,调峰运行的效率高及效果好;(2)本发明通过联合多组热电机组、高压电极锅炉、蓄热系统调峰,通过蓄热系统平衡电锅炉系统放热与热网用热的短时不平衡,以达到灵活性运行及更好的参与深度调峰的目的;(3)本发明方法对多组热电机组、高压电极锅炉、蓄热系统的转换效率实时计算并进行技能优化组合运行。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明,但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例:某电厂采用若干台发电机组、若干组由高压电极锅炉和蓄热系统组成的高压电极锅炉系统,启动之前在高压电极锅炉系统中设定各组高压电极锅炉的优先级别;每组高压电极锅炉单独设置有PID控制器,分别进行功率和回水温度调节,出水温度作为锅炉安全预警用;高压电极锅炉系统通过智能控制器接收AGC或值长的调度指令,并根据设定的优先级和控制策略启停各组电极锅炉并调节功率。蓄热系统用以平衡电锅炉系统放热与热网用热的短时不平衡,以达到灵活性运行及更好的参与深度调峰的目的。
高压电极直热锅炉调峰控制系统架构如下:
每台电极锅炉配置独立的控制柜,控制范围为电极锅炉本体、一次侧循环系统、定压系统和加药系统,通过PLC控制器和WINCC HMI的联合使用,实现在电厂集控室和就地控制室监视设备运行状况,手动自动控制设备启停、锅炉功率调节、锅炉供水温度调节、锅炉回水温度调节等功能。
调峰电极锅炉系统由若干高压电极锅炉和配套蓄热系统组成,若干高压电极锅炉并联运行,分别通过板换实现供热和蓄热。
配置独立的系统控制柜,控制范围为二次侧循环系统、蓄热系统、稳压系统、补水系统等,通过PLC控制器和WINCC HMI的联合使用,实现在电厂集控室和就地控制室监视设备运行状况,手动自动控制设备启停、接收操作员或AGC指令、自动负荷计算、自动负荷分配、自动启停锅炉并调节锅炉功率、二次侧供水温度调节、二次侧压力调节等功能。
调峰电极锅炉系统热水通过循环泵和控制阀接入电厂供热管网,电厂DCS需要对电极锅炉系统接入供热管网热水的温度、压力、流量等参数进行监测,同时也需要监控循环泵和控制阀。
调度中心下发的AGC负荷指令或电厂自动负荷的调整指令ALR(电厂运行员设定的目标负荷),经负荷控制方式切换后经负荷速率限制和负荷高、低限制后作为电极锅炉系统的实际负荷指令,系统PLC控制器的负荷控制系统经负荷计算、调节、分配后,发出电极锅炉负荷调节和启停指令,由电极锅炉PLC控制器执行。
具体调峰供热方法为:由电厂发电机组发电向电网供电,同时利用产生的热量向热网供热,热电平衡时供电量与供热量比例为固定值K;
当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,启动高压电极锅炉系统,将电厂发电机组供给电网的部分电能通过高压电极锅炉转变为热能向热网供热,达到热电平衡;通过控制系统计算发电机组的运行负荷值及高压电极锅炉系统的负荷值,使其满足:电网用户需电量及高压电极锅炉系统的用电量之和与电厂发电机组供电量平衡,电网发电机组的供热量及高压电极锅炉的供热量之和与热网用户需热量平衡,为了保证热网平稳,在发电机组负荷和高压电极锅炉系统的负荷值调整完毕之前,先通过蓄热系统储存的热量向热网补充供热;系统根据AGC或值长指令以及供热量和用热量的当前值和变化趋势预判,调节热电机组的发电量和供热量;
当电网需电量与热网需热量的比例大于K时,启动蓄热系统,将发电机组产生的多余热量存入蓄热系统中,达到热电平衡,控制系统按照电网用户需电量确定发电机组的运行负荷值。
高压电极锅炉系统接收控制系统发出的功率指令后,按照预定策略分配电极锅炉负荷,使得高压电极锅炉系统在最短时间内响应。
高压电极锅炉系统运行过程中,动态监测AGC或值长给定的调峰功率变化,如果没有变化按照原来的分配额运行电极锅炉,当调峰功率变化时,与原功率比较,大于原功率执行增加后的功率,小于原功率执行减少后的功率。
为了系统稳定,系统根据供热量和用热量的当前值和变化趋势预判,当热电机组和高压电极锅炉供热量超额时,蓄热系统自动切换到蓄热模式;当热电机组和高压电极锅炉供热量不足时,蓄热系统自动切换到放热模式。
系统运行过程中,综合分析热电机组的供热效率损耗、高压电极锅炉的供热效率损耗、蓄热系统的供热效率损耗,在总体电量平衡和热网平衡的前提下,将供热量在热电机组、高压电极锅炉、蓄热系统之间进行灵活调节,保证系统运行的能量最优。
如上所述,尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明,但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下,可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (8)
1.一种大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,由电厂发电机组发电向电网供电,同时利用产生的热量向热网供热,热电平衡时供电量与供热量比例为固定值K;其特征在于至少包括如下步骤:
当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,启动高压电极锅炉系统,将电厂发电机组供给电网的部分电能通过高压电极锅炉转变为热能向热网供热,达到热电平衡;
当电网需电量与热网需热量的比例大于K时,启动蓄热系统,将发电机组产生的多余热量存入蓄热系统中,达到热电平衡。
2.根据权利要求1所述的大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,其特征在于:当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,控制系统计算发电机组的运行负荷值及高压电极锅炉系统的负荷值,使其满足:电网用户需电量及高压电极锅炉系统的用电量之和与电厂发电机组供电量平衡;电网发电机组的供热量及高压电极锅炉的供热量之和与热网用户需热量平衡;
当电网需电量与热网需热量的比例大于K时,控制系统按照电网用户需电量确定发电机组的运行负荷值。
3.根据权利要求2所述的大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,其特征在于:当电网需电量与热网需热量的比例小于K时,在发电机组负荷和高压电极锅炉系统的负荷值调整完毕之前,先通过蓄热系统储存的热量向热网补充供热。
4.根据权利要求2所述的大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,其特征在于:高压电极锅炉系统接收控制系统发出的功率指令后,按照预定策略分配电极锅炉负荷。
5.根据权利要求2所述的大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,其特征在于:系统根据AGC或值长指令以及供热量和用热量的当前值和变化趋势预判,调节热电机组的发电量和供热量。
6.根据权利要求2所述的大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,其特征在于:系统根据供热量和用热量的当前值和变化趋势预判,当热电机组和高压电极锅炉供热量超额时,蓄热系统自动切换到蓄热模式;当热电机组和高压电极锅炉供热量不足时,蓄热系统自动切换到放热模式。
7.根据权利要求2所述的大型供热、蓄热系统联合控制的调峰供热方法,其特征在于:系统运行过程中,综合分析热电机组的供热效率损耗、高压电极锅炉的供热效率损耗、蓄热系统的供热效率损耗,在总体电量平衡和热网平衡的前提下,将供热量在热电机组、高压电极锅炉、蓄热系统之间进行灵活调节。
8.根据权利要求1所述的大型供热、蓄热系统联合控制调峰供热控制方法,其特征在于:
系统包括若干台发电机组、若干组由高压电极锅炉和蓄热系统组成的高压电极锅炉系统,启动之前在高压电极锅炉系统中设定各组高压电极锅炉的优先级别;
每组高压电极锅炉单独设置有PID控制器,分别进行功率和回水温度调节,出水温度作为锅炉安全预警用;
高压电极锅炉系统通过智能控制器接收AGC或值长的调度指令,并根据设定的优先级和控制策略启停各组电极锅炉并调节功率。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180824 |
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |