CN109447391A - 冷热电联产系统售电最优运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷热电联产系统售电最优运行控制方法，应用于冷热电联产系统中，通过调整发电机组出力，实现运行成本最小。本方法的操作步骤为：(1)售电运行策略计算，(2)确定调度条件，(3)确定调度方案，(4)中央控制器下达指令给设备设置，(6)各设备按指令生产。
Description
技术领域
本发明属能源综合利用领域，尤其涉及一种冷热电联产系统售电最优运行控制方法。
背景技术
冷热电联产(Combined Cooling heating and power，简称CCHP)是新兴的终端供能方式。如图1所示，为现有的一种常见冷热电系统，包括发电机组、由发电机组供电的吸收式制冷机、回收发电机组发电余热的热回收装置、将热回收装置回收热量对建筑进行供热的热交换器；同时该冷热电系统中还包括电制冷机组、辅助锅炉。其中制冷负荷通过吸收式制冷机或者电动制冷机供应。不足的电力需求通过电网购电完成，不足的热能由辅助锅炉供应。如果有多余的发电能力，可以向电网销售电能。
冷热电联产的传统运行策略是用吸收式制冷机消耗热能制冷满足冷负荷需求。热需求加上吸收式制冷机需要的热能构成等值热负荷。传统的冷热电联产系统根据电负荷和等值热负荷的比值大于或者小于发电与发电余热回收量之比确定是采取“以热定产”或者“以电定产策略”。
发明内容
本发明的目的是通过合理调度冷热电联产系统各设备的协调出力在满足冷热电负荷的同时，降低系统的运行成本。
为实现上述目的，本发明可采用如下技术方案：
一种冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其应用的CCHP系统至少包括发电机组、回收发电机组发电余热的热回收装置、吸收式制冷机、电动制冷机等装置，其特征在于：运行控制步骤如下：1)售电运行策略计算，获得时刻t的冷热电负荷及设备参数；2)确定调度条件；3)确定调度方案；4)中央控制器下达指令给各设备；5)各设备按指令生产。
所述步骤1)售电运行策略计算如下：
该CCHP系统的发电与发电余热回收的关系为：
其中：PCHP(t)：CCHP系统的生产电能，单位为kWh；QCHP(t)：CCHP系统的生产热能，单位为kWh；FCHP(t)：CCHP系统的天然气消耗量，单位为kWh；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率；ηCHP，E：CCHP系统发电效率；PCHP，MAX，PCHP，MIN:分别是CHP系统的最大，最小发电量，单位为kWh；a，b，c为CCHP发电效率的系数；f为发电机组PGU的出力比；
该CCHP系统的冷热电负荷平衡为：
其中：Lc(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；PCHP(t)：CCHP系统的生产电能，单位为kWh；QCHP(t)：CCHP系统的生产热能，单位为kWh；PGRID(t)为购买电网的电量,单位为kWh；QEC(t)为电动制冷机的生产制冷量,单位为kWh；COPEC为电动制冷机的效能系数；QABC(t)为吸收式制冷机的生产制冷量，单位为kWh；COPABC为吸收式制冷机的效能系数；QBL(t)为辅助锅炉的输出热能,单位为kWh；
所述步骤2)确定调度条件如下：
当售电电价高于天然气价格除以CCHP的发电效率时，也即，则让CCHP最大出力。
所述步骤3)确定调度方案如下：
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，E：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。
当则按照如下的调度方案运行
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。
当且有LH(t)＞QQ-E(LE(t)+LC(t)/COPEC)，则可以有EC调度和ABC调度两种调度方式，表示为：
EC调度结果：
ABC调度结果：
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。
将EC调度结果、ABC调度结果分别代入如下的公式计算运行成本：
选择成本小的策略为实施策略。
所述步骤4)：根据如权利要求1所述的冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其特征在于：所述步骤4)中央控制器(6)下传指令给各个设备(1、2、3、4、5)，中央控制器(6)的目的是设置发电机(1)的发电量PCHP(t)，电动制冷机(3)生产制冷量QEC(t)，吸收式制冷机(4)生产制冷量QABC(t)，销售给电网电量辅助锅炉(5)生产热量QBL(t)。所述步骤5：根据权利要求1所述的冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其特征在于：所述步骤5)各设备按指令生产是：若条件公式成立，则通知CCHP系统内的设备按照条件公式中设定的生产量生产。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著的技术进步：在CCHP的运行过程中并不是任何情况下都向电网售电一定会增加收入。售电增加收入与电价，CCHP设备的效率，以及负荷有关。本文给出的方法简单明了，且一定保证具有增加收益的功能。
附图说明
图1为现有技术中一种常见冷热电联产系统的系统示意图；
图2为本发明运行方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例一：
参见图1和图2，本发明一种冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其应用的CCHP系统至少包括发电机组(1)、回收发电机组发电余热的热回收装置(2)、电动制冷机(3)、吸收式制冷机(4)，其特征在于：运行控制步骤如下：1)售电运行策略计算，获得时刻t的冷热电负荷及设备参数；2)确定调度条件；3)确定调度方案；4)中央控制器下达指令给各设备；5)各设备按指令生产。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：
所述步骤1)售电运行策略计算如下：该CCHP系统的发电与发电余热回收的关系。
所述步骤2)确定调度条件如下：当售电电价高于天然气价格除以CCHP的发电效率时，也即，可以售电，此时CCHP最大出力。
所述步骤3)确定调度方案的方法如下：
当且有LH(t)＞QQ-E(LE(t)+LC(t)/COPEC)，则可以EC调度或ABC调度两种调度方式。将EC调度结果、ABC调度结果分别代入如下的公式计算运行成本：
选择成本小的策略为实施策略。
所述步骤4)中央控制器(6)下传指令给各个设备(1、2、3、4、5)，中央控制器(6)的目的是设置发电机(1)的发电量PCHP(t)，电动制冷机(3)生产制冷量QEC(t)，吸收式制冷机(4)生产制冷量QABC(t)，销售给电网电量辅助锅炉(5)生产热量QBL(t)。所述步骤5)各设备按指令生产是：若条件公式成立，则通知CCHP系统内的设备按照条件公式中设定的生产量生产。
实施例三：
本冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其应用的CCHP系统至少包括发电机组(1)、回收发电机组发电余热的热回收装置(2)、吸收式制冷机(3)、电动制冷机(4)等装置。而具体的实施应用于CCHP系统的中央控制器(6)中，该中央控制器(6)的目的是设置发电机(1)的发电量PCHP(t)，电动制冷机(3)生产制冷量QEC(t)，吸收式制冷机(4)生产制冷量QABC(t)，外购电网电量PGRID(t)，辅助锅炉(5)生产热量QBL(t)。本实施例发明“冷热电联产系统最优运行售电控制方案”运行策略如下。
预先获得设备的参数：1)发电机组的效率计算系数a，b，c。2)电动制冷机的能效系数COPEC；3)吸收式制冷机的能效系数COPABC；4)：CCHP系统发电机组每小时最大发电量PCHP，MAX。
该CCHP系统的发电与发电余热回收的关系为：
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。
获得时刻t的冷热电负荷需求LC(t)，LH(t)，LE(t)；
该CCHP系统的冷热电负荷平衡为：
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。判别条件公式(3)的条件是否满足，如果满足则按照(4)的方案调度。
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。
判别条件QEC(t)＝0,QABC(t)＝LC(t)/COPABC成立时，计算EC调度(其结果如公式(5))和ABC调度(其结果如公式(6))的运行成本(按照公式(7))，选择其中运行成本为小的作为实施调度。
EC调度结果：
ABC调度结果：
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP,MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。
将调度结果通过通信线路下传给各个设备(1,2,3,4,5)的控制器。
等待下一个时刻到来继续上述过程。
Claims (6)
1.一种冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其应用的CCHP系统至少包括发电机组(1)、回收发电机组发电余热的热回收装置(2)、电动制冷机(3)、吸收式制冷机(4)，其特征在于：运行控制步骤如下：1)售电运行策略计算，获得时刻t的冷热电负荷及设备参数；2)确定调度条件；3)确定调度方案；4)中央控制器下达指令给各设备；5)各设备按指令生产。
2.根据权利要求1所述的冷热电联产系统最优运行控制方法，其特征在于：所述步骤1)售电运行策略计算如下：
该CCHP系统的发电与发电余热回收的关系为：
其中：PCHP(t):CCHP系统的生产电能，单位为kWh；QCHP(t):CCHP系统的生产热能，单位为kWh；FCHP(t):CCHP系统的天然气消耗量，单位为kWh；ηCHP,H：CCHP系统热回收效率；ηCHP,E：CCHP系统发电效率；PCHP，MAX，PCHP，MIN:分别是CHP系统的最大，最小发电量，单位为kWh；a，b，c为CCHP发电效率的系数；f为发电机组PGU的出力比；
该CCHP系统的冷热电负荷平衡为：
其中：LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；PCHP(t)：CCHP系统的生产电能，单位为kWh；QCHP(t)：CCHP系统的生产热能，单位为kWh；PGRID(t)为购买电网的电量,单位为kWh；QEC(t)为电动制冷机的生产制冷量,单位为kWh；COPEC为电动制冷机的效能系数；QACB(t)为吸收式制冷机的生产制冷量，单位为kWh；COPABC为吸收式制冷机的效能系数；QBL(t)为辅助锅炉的输出热能,单位为kWh。
3.根据权利要求1所述的冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其特征在于：所述步骤2)确定调度条件如下：
当售电电价高于天然气价格除以CCHP的发电效率时，也即，可以售电，此时CCHP最大出力。
4.根据权利要求1所述的冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其特征在于：所述步骤3)确定调度方案的方法如下：
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，E：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QEC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；。
当且有LH(t)＞QQ-E(LE(t)+LC(t)/COPEC)，则可以EC调度或ABC调度两种调度方式，表示为：
EC调度结果：
ABC调度结果：
其中：ρCHP天然气的购买价格，元/kWh；；LC(t)为时刻t的每小时冷负荷需求，单位为kWh；LH(t)为时刻t的每小时热负荷需求，单位为kWh；LE(t)为时刻t的每小时电负荷需求，单位为kWh；COPEC为每小时电动制冷机的能效系数；COPABC为每小时吸收式制冷机的能效系数；ηCHP，H：CCHP系统热回收效率，为常数；ηCHP，E：CCHP系统发电效率，其随着发电机组的生产电能PCHP(t)变化；PCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的每小时生产电能,kWh；QCHP(t)：CCHP系统发电机组时刻t的热回收热量,kWh；PCHP，MAX：CCHP系统发电机组每小时最大发电量，单位为kWh；QBC(t)：电动制冷机时刻t的制冷量,kWh；QABC(t)：吸收式制冷机时刻t的制冷量,kWh；QBL(t)：辅助锅炉时刻t的产热量,kWh；电动制冷机时刻t的制冷量,kWh。
将EC调度结果、ABC调度结果分别代入如下的公式计算运行成本：
选择成本小的策略为实施策略。
5.根据如权利要求1所述的冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其特征在于：所述步骤4)中央控制器(6)下传指令给各个设备(1、2、3、4、5)，中央控制器(6)的目的是设置发电机(1)的发电量PCHP(t)，电动制冷机(3)生产制冷量QEC(t)，吸收式制冷机(4)生产制冷量QABC(t)，销售给电网电量辅助锅炉(5)生产热量QBL(t)。
6.根据权利要求1所述的冷热电联产系统售电最优运行控制方法，其特征在于：所述步骤5)各设备按指令生产是：若条件公式成立，则通知CCHP系统内的设备按照条件公式中设定的生产量生产。
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| CN110797917A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-02-14 | 国网河北省电力有限公司 | 一种电热联合系统的调度模型 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62265409A (ja) * | 1986-05-08 | 1987-11-18 | ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション | プロセス負荷過渡状態においてユニット間で負荷を経済的に配分するシステム |
| CN102393629A (zh) * | 2011-09-19 | 2012-03-28 | 华北电力大学（保定） | 一种冗余型楼宇级冷热电联供系统的节能优化方法 |
| CN105869075A (zh) * | 2016-04-19 | 2016-08-17 | 东南大学 | 一种冷热电联供型微型能源网经济优化调度方法 |
| CN107620615A (zh) * | 2016-07-14 | 2018-01-23 | 株式会社东芝 | 废热回收系统 |
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2018
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Patent Citations (4)
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