CN109631144A - 大型集中式综合以电供热系统及其组合运行优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型集中式综合以电供热系统及其组合运行优化方法，该系统包括市政电能、风力发电机、光伏设备、蓄电装置、能源站系统、太阳能热交换系统和蓄热装置，市政电能、风力发电机和光伏设备均与蓄电装置、能源站系统相连接并为其供电，太阳能热交换系统利用太阳能提供热能；能源站系统与蓄热装置相连接并为建筑供暖和提供生活用水；太阳能热交换系统作为能源站系统的补充为建筑供暖和提供生活用水。本发明将电网峰谷特性、自然环境等用电负荷特性结合在一起，通过调控风力发电机、光伏设备、太阳能热交换系统、蓄能装置、能源站系统工作间歇性以实现柔性过度，实现多种类以电供热系统并联式优化运行，达到节能减排的效果。

Description

大型集中式综合以电供热系统及其组合运行优化方法

技术领域

本发明属于智能电网技术领域，尤其是一种大型集中式综合以电供热系统及其组合运行优化方法。

背景技术

目前，在工业企业、医院、大学校区、写字楼、购物商城等公共楼宇或高层建筑等大型园区的多场景下,可再生能源发电得到了广泛的应用。上述可再生能源发电需要与供热系统协调运行才能达到节能减排的效果。现有技术主要在微电网环境下进行电热联合调度，其可再生能源供暖方式较为单一，通常只考虑光伏发电、风机发电，难以实现多种类以电供热系统并联式优化运行。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种大型集中式综合以电供热系统及其组合运行优化方法，其充分考虑电网峰谷特性、自然环境等因素对以电供热系统的影响，实现多种类以电供热系统并联式优化运行。

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，包括市政电能、风力发电机、光伏设备、蓄电装置、能源站系统、太阳能热交换系统和蓄热装置，所述市政电能、风力发电机和光伏设备均与蓄电装置、能源站系统相连接，并为蓄电装置、能源站系统供电，蓄电装置与能源站系统相连接并为其供电；所述太阳能热交换系统利用太阳能提供热能；所述能源站系统与蓄热装置相连接并为建筑供暖和提供生活用水；太阳能热交换系统作为能源站系统的补充为建筑供暖和提供生活用水。

进一步，所述能源站系统由蓄热式电锅炉和热泵系统构成。

进一步，所述太阳能热交换系统包括太阳能热水系统及太阳能空调系统。

一种大型集中式综合以电供热系统的组合运行优化方法，包括以下步骤：

步骤1、根据电网峰谷用能特性及典型季节的用电负荷特性，将以电供热系统的使用场景分为多组；

步骤2、根据不同场景对以电供热系统进行相应的运行优化。

进一步，所述步骤1以电供热系统的使用场景包括如下四组：夏季谷时段场景、夏季峰平时段场景、冬季谷时段场景和冬季峰平时段场景。

进一步，所述以电供热系统中的能源站系统由蓄热式电锅炉和热泵系统构成；所述以电供热系统中的太阳能热交换系统包括太阳能热水系统及太阳能空调系统。

进一步，所述步骤2的运行优化为：

⑴夏季谷时段场景的运行优化：采用太阳能热水系统、太阳能空调系统为园区提供生活用水；开启少量蓄热式电锅炉蓄热，并使热泵系统处于停机状态；

⑵夏季峰平时段场景的运行优化：采用太阳能热水系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供生活用水；使热泵系统均处于停机状态；

⑶冬季谷时段场景的运行优化：使用热泵系统、太阳能空调系统为园区提供建筑供暖；采用太阳能热水系统、太阳能空调系统为园区提供生活用水；开启全部蓄热式电锅炉蓄热，向蓄热装置蓄存热量；

⑷冬季峰平时段场景的运行优化：使用热泵系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供建筑供暖；采用太阳能热水系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供生活用水；使蓄热式电锅炉处于停机状态。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明将电网峰谷特性、自然环境等用电负荷特性结合在一起，通过调控风力发电机、光伏设备、太阳能热交换系统、蓄能装置、能源站系统工作间歇性以实现柔性过度，采用自适应能源应用策略，实现多种类以电供热系统并联式优化运行，使得园区整体能源运行最优，达到节能减排的效果。

2、本发明采用太阳能及风能为以电供热系统提供清洁能源，有利于节能环保。

3、本发明采用蓄热式电锅炉和热泵系统作为能源主系统并将太阳能热交换系统作为补充为建筑供暖和提供生活用水，其节约电量效果显著。

附图说明

图1是本发明大型集中式综合以电供热系统结构图；

图2是本发明大型集中式综合以电供热系统的组合运行优化方法原理图。

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，如图1所示，包括市政电能、风力发电机、光伏设备、蓄电装置、能源站系统、太阳能热水系统、太阳能空调系统和蓄热装置，所述市政电能、风力发电机和光伏设备提供电能为蓄电装置及能源站供电，蓄电装置储存的电能可为能源站系统供电；所述太阳能热水系统及太阳能空调系统利用太阳能提供热能。所述能源站系统由蓄热式电锅炉、热泵系统构成，该能源站系统与蓄热装置相连接并为建筑供暖和提供生活用水；太阳能热水系统和太阳能空调系统作为能源站系统的补充为建筑供暖和提供生活用水，从而形成大型园区能源供给体系，为园区提供建筑供暖和生活热水。本系统中的蓄电装置和蓄热装置可作为能源调节装置。

在本系统中，由于热泵系统的供热机理与电锅炉供热机理不同，热泵系统的节电优势更加显著，因此可以为园区直接提供建筑供暖；太阳能热水系统通过安装太阳能集热器，与直热式电锅炉制备热水相比，节约电量效果显著；太阳能空调系统与采用直热式电锅炉相比，为园区提供建筑供暖与制备生活热水的节电效果更加显著；蓄热式电锅炉采用全蓄热模式，可以利用电网的电价峰谷平三个时段：电价高峰时段(8:00-11:00、18:00-23:00)、电价平价时段(7:00-8:00、11:00-18:00)、电价低谷时段(23:00-7:00)，仅在电价低谷时段开启电锅炉蓄热，电价高峰和平峰时段电锅炉不运行，仅靠蓄热装置释放热量，为园区提供建筑供暖和生活用水。蓄热式电锅炉与电源热泵系统并联运行为园区供暖。

基于以上说明，一种大型集中式综合以电供热系统的组合运行优化方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤1、综合考虑电网峰谷用能特性的影响，并结合夏季、冬季两个典型季节的用电负荷特性，提出以电供热系统的四个应用场景：夏季谷时段场景、夏季峰平时段场景、冬季谷时段场景和冬季峰平时段场景。

步骤2、分别对四个场景进行相应的运行优化，具体方法如下：

1、夏季谷时段场景的运行优化方法。

在本场景下，光伏发电量大，风机出力较小，用热需求较少。因此，在夏季谷时段，不需要为园区供暖，可以采用太阳能热水系统、太阳能空调系统为园区提供生活用水。开启少量蓄热式电锅炉蓄热，热泵处于停机状态。

2、夏季峰平时段场景的运行优化方法。

在本场景下，光伏发电量大，风机出力较小，用热需求较少。因此，在夏季峰平时段，不需要为园区供暖，可以采用太阳能热水系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供生活用水。此时，蓄热式电锅炉、热泵均处于停机状态。

3、冬季谷时段场景的运行优化方法。

在本场景下，光伏发电量小，风机出力较大，用热需求较大。在冬季谷时段，使用热泵系统、太阳能空调系统为园区提供建筑供暖；采用太阳能热水系统、太阳能空调系统为园区提供生活用水；开启全部蓄热式电锅炉蓄热，向蓄热装置蓄存热量。

4、冬季峰平时段场景的运行优化方法。

在本场景下，光伏发电量小，风机出力较大，用热需求较大。在冬季峰平时段，使用热泵、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供建筑供暖；采用太阳能热水系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供生活用水；此时，蓄热式电锅炉处于停机状态。

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 (7)

1.一种大型集中式综合以电供热系统，其特征在于：包括市政电能、风力发电机、光伏设备、蓄电装置、能源站系统、太阳能热交换系统和蓄热装置，所述市政电能、风力发电机和光伏设备均与蓄电装置、能源站系统相连接，并为蓄电装置、能源站系统供电，蓄电装置与能源站系统相连接并为其供电；所述太阳能热交换系统利用太阳能提供热能；所述能源站系统与蓄热装置相连接并为建筑供暖和提供生活用水；太阳能热交换系统作为能源站系统的补充为建筑供暖和提供生活用水。

2.根据权利要求1所述的大型集中式综合以电供热系统，其特征在于：所述能源站系统由蓄热式电锅炉和热泵系统构成。

3.根据权利要求1所述的大型集中式综合以电供热系统，其特征在于：所述太阳能热交换系统包括太阳能热水系统及太阳能空调系统。

4.一种如权利要求1至3任一项所述大型集中式综合以电供热系统的组合运行优化方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、根据电网峰谷用能特性及典型季节的用电负荷特性，将以电供热系统的使用场景分为多组；

步骤2、根据不同场景对以电供热系统进行相应的运行优化。

5.根据权利要求4所述的大型集中式综合以电供热系统的组合运行优化方法，其特征在于：所述步骤1以电供热系统的使用场景包括如下四组：夏季谷时段场景、夏季峰平时段场景、冬季谷时段场景和冬季峰平时段场景。

6.根据权利要求5所述的大型集中式综合以电供热系统的组合运行优化方法，其特征在于：所述以电供热系统中的能源站系统由蓄热式电锅炉和热泵系统构成；所述以电供热系统中的太阳能热交换系统包括太阳能热水系统及太阳能空调系统。

7.根据权利要求6所述的大型集中式综合以电供热系统的组合运行优化方法，其特征在于：所述步骤2的运行优化为：

⑴夏季谷时段场景的运行优化：采用太阳能热水系统、太阳能空调系统为园区提供生活用水；开启少量蓄热式电锅炉蓄热，并使热泵系统处于停机状态；

⑵夏季峰平时段场景的运行优化：采用太阳能热水系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供生活用水；使热泵系统均处于停机状态；

⑶冬季谷时段场景的运行优化：使用热泵系统、太阳能空调系统为园区提供建筑供暖；采用太阳能热水系统、太阳能空调系统为园区提供生活用水；开启全部蓄热式电锅炉蓄热，向蓄热装置蓄存热量；

⑷冬季峰平时段场景的运行优化：使用热泵系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供建筑供暖；采用太阳能热水系统、太阳能空调系统、谷时段储存在蓄热装置中的热量为园区提供生活用水；使蓄热式电锅炉处于停机状态。