CN112907147B - 一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法及系统，定义冷负荷分配系数，根据冷负荷分配系数构建荷载线段，当荷载线段与运行曲线相交时，将相交点确定为热电联产设备的第一最佳工况点；当荷载线段位于运行曲线上方时，构建第一辅助直线，将第一辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第二最佳工况点；当荷载线段位于运行曲线下方时，构建第二辅助直线，将第二辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第三最佳工况点，可满足能量供应与用户冷、热、电动态需求协同匹配，同时能够显著降低一次能源消耗、运行成本和二氧化碳排放率，提高一次能源节约率。
Description
技术领域
本发明涉及分布式能源系统技术领域，特别是涉及一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法及系统。
背景技术
广义的分布式能源是一种从提高能源效率和降低污染物的角度出发，建立在能量梯级利用概念的基础上，通过能量梯级利用原理，使热工设备产生的具有高品位的蒸汽/燃气带动发电机发电或利用燃料电池供电，或冬季利用热工设备的排汽/抽汽或尾气向用户供热，夏季利用余热吸收式制冷机向用户供冷及全年提供卫生热水或其他用途的热能的一体化多联热能系统。分布式能源冷热电联供系统(Combined Cooling Heating Power，CCHP)因其具有降低运行成本、一次能源消耗和碳排放的潜力，广泛应用于中小型建筑能源供应系统。
对于一个CCHP系统，在系统能量供应和用户动态需求之间达到平衡的前提下，系统运行方法的研究可实现效益最大化，包括经济效益、社会效益等。通常，分布式能源系统的运行多遵循“电量负荷跟随”法(或称电跟随)和“热负荷跟随”法(或称热跟随)。采用“电跟随”时，系统优先满足电量负荷需求，产生的热量可能无法满足用户的热需求；采用“热跟随”时，系统首先满足热力负荷需求，发电量可能无法满足用户的用电需求。
随着分布式能源系统中太阳能、风能等可再生能源份额的增加，分布式能源冷热电联产系统的冷、热、电功率更具有不确定性、不稳定性，常规的“电跟随”、“热跟随”运行方法更难以满足用户的相关需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法及系统，以保证用户的冷、热、电需求得以实时满足，同时能够显著降低一次能源消耗、运行成本和二氧化碳排放率，提高一次能源节约率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，所述方法包括：
建立以热电联产设备产生的电量为横坐标，以从热电联产设备回收的热量为纵坐标的运行坐标系，在所述运行坐标系中构建分布式能源冷热电联供系统中热电联产设备的运行曲线；所述分布式能源冷热电联供系统包括热电联产设备、电负荷供应系统、热负荷供应系统和冷负荷供应系统，所述电负荷供应系统包括光伏系统和电网，所述热负荷供应系统包括太阳能集热器和电辅助锅炉，所述冷负荷供应系统包括电制冷机和吸收式制冷机；
获取所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数；
以最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点为两个端点，在所述运行坐标系中构建荷载线段；
当所述荷载线段与所述运行曲线相交时，将相交点确定为所述热电联产设备的第一最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第一最佳工况点运行；
当所述荷载线段位于所述运行曲线上方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最小的荷载点，且以所述电辅助锅炉的效率为斜率的第一辅助直线，并将所述第一辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第二最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第二最佳工况点运行，所述电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷；
当所述荷载线段位于所述运行曲线下方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与所述运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将所述第二辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第三最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第三最佳工况点运行，所述分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，所述电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷。
可选的，所述冷负荷分配系数的计算公式为
其中，x为冷负荷分配系数，Qec为电制冷机供应的冷负荷，Nc为用户所需冷负荷。
可选的，所述最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点的确定方法，具体包括：
将用户所需电负荷减去所述光伏系统产生的电量定义为剩余电气等效负荷，将用户所需热负荷减去所述太阳能集热器产生的热量定义为剩余热等效负荷；
根据所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数，确定每个冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷；
将所述电制冷机供应冷负荷时所需的电负荷与所述剩余电气等效负荷的和作为电需求等效负荷，将所述吸收式制冷机供应冷负荷时所需的热负荷与所述剩余热等效负荷作为热需求等效负荷，所述电需求等效负荷与所述热需求等效负荷构成荷载点；
根据最大冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最大冷负荷分配系数对应的荷载点；
根据最小冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最小冷负荷分配系数对应的荷载点。
可选的，当所述荷载线段与所述运行曲线相交时，将相交点确定为所述热电联产设备的第一最佳工况点，具体包括：
利用方程确定所述第一最佳工况点的横坐标；
根据所述运行曲线和所述第一最佳工况点的横坐标，确定所述第一最佳工况点的纵坐标；
其中，ESOFC为热电联产设备(以固态氧化物燃料电池Solid Oxide Fuel Cell为例)产生的电量，ηSOFC,r为热电联产设备的热回收效率，ηSOFC,e为热电联产设备的发电效率，COPac为吸收式制冷机的性能系数，COPec为电制冷机的性能系数，QETC为太阳能集热器产生的热量，Nh为用户所需热负荷，Epv为光伏系统产生的电量，Ne为用户所需电负荷。
可选的，所述电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷的计算公式为
Q+＝E+×k2；
其中，Q+为电辅助锅炉供应的分布式能源冷热电联供系统中所述热电联产设备按照最佳工况点运行产生的热量以外所需的热负荷，E+为热电联产设备按照最佳工况点运行产生的多余电量，k2为第一辅助直线的斜率。
可选的，当所述荷载线段位于所述运行曲线下方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与所述运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将所述第二辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第三最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第三最佳工况点运行，所述分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，所述电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷，之后还包括：
所述冷负荷供应系统中的吸收式制冷机供应用户所需冷负荷。
一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行系统，所述系统包括：
运行曲线构建模块，用于建立以热电联产设备产生的电量为横坐标，以从热电联产设备回收的热量为纵坐标的运行坐标系，在所述运行坐标系中构建分布式能源冷热电联供系统中热电联产设备的运行曲线；所述分布式能源冷热电联供系统包括热电联产设备、电负荷供应系统、热负荷供应系统和冷负荷供应系统，所述电负荷供应系统包括光伏系统和电网，所述热负荷供应系统包括太阳能集热器和电辅助锅炉，所述冷负荷供应系统包括电制冷机和吸收式制冷机；
冷负荷分配系数获取模块，用于获取所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数；
荷载线段构建模块，用于以最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点为两个端点，在所述运行坐标系中构建荷载线段；
第一最佳工况点确定模块，用于当所述荷载线段与所述运行曲线相交时，将相交点确定为所述热电联产设备的第一最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第一最佳工况点运行；
第二最佳工况点确定模块，用于当所述荷载线段位于所述运行曲线上方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最小的荷载点，且以所述电辅助锅炉的效率为斜率的第一辅助直线，并将所述第一辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第二最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第二最佳工况点运行，所述电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷；
第三最佳工况点确定模块，用于当所述荷载线段位于所述运行曲线下方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与所述运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将所述第二辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第三最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第三最佳工况点运行，所述分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，所述电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷。
可选的，所述冷负荷分配系数的计算公式为
其中，x为冷负荷分配系数，Qec为电制冷机供应的冷负荷，Nc为用户所需冷负荷。
可选的，所述荷载线段构建模块，具体包括：
剩余电气等效负荷和剩余热等效负荷获取子模块，用于将用户所需电负荷减去所述光伏系统产生的电量定义为剩余电气等效负荷，将用户所需热负荷减去所述太阳能集热器产生的热量定义为剩余热等效负荷；
冷负荷确定子模块，用于根据所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数，确定每个冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷；
荷载点构成子模块，用于将所述电制冷机供应冷负荷时所需的电负荷与所述剩余电气等效负荷的和作为电需求等效负荷，将所述吸收式制冷机供应冷负荷时所需的热负荷与所述剩余热等效负荷作为热需求等效负荷，所述电需求等效负荷与所述热需求等效负荷构成荷载点；
最大冷负荷分配系数对应的荷载点确定子模块，用于根据最大冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最大冷负荷分配系数对应的荷载点；
最小冷负荷分配系数对应的荷载点确定子模块，用于根据最小冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最小冷负荷分配系数对应的荷载点。
可选的，所述第一最佳工况点确定模块，具体包括：
横坐标确定子模块，用于利用方程确定所述第一最佳工况点的横坐标；
纵坐标确定子模块，用于根据所述运行曲线和所述第一最佳工况点的横坐标，确定所述第一最佳工况点的纵坐标；
其中，ESOFC为热电联产设备产生的电量，ηSOFC,r为热电联产设备的热回收效率，ηSOFC,e为热电联产设备的发电效率，COPac为吸收式制冷机的性能系数，COPec为电制冷机的性能系数，QETC为太阳能集热器产生的热量，Nh为用户所需热负荷，Epv为光伏系统产生的电量，Ne为用户所需电负荷。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法及系统，定义冷负荷分配系数，根据冷负荷分配系数构建荷载线段，当荷载线段与运行曲线相交时，将相交点确定为热电联产设备的第一最佳工况点；当荷载线段位于运行曲线上方时，构建第一辅助直线，将第一辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第二最佳工况点；当荷载线段位于运行曲线下方时，构建第二辅助直线，将第二辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第三最佳工况点，可满足能量供应与用户冷、热、电动态需求协同匹配，同时能够显著降低一次能源消耗、运行成本和二氧化碳排放率，提高一次能源节约率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的分布式能源冷热电联供系统的工作原理图；
图2为本发明提供的分布式能源冷热电联供系统的最佳运行方法示意图；
图3为本发明提供的确定热电联产设备的第二最佳工况点的原理图；
图4为本发明提供的一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法的流程图；
图5为本发明提供的一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法及系统，以保证用户的冷、热、电需求得以实时满足，同时能够显著降低一次能源消耗、运行成本和二氧化碳排放率，提高一次能源节约率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供了一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，如图4和图5所示，方法包括：
S101，建立以热电联产设备产生的电量为横坐标，以从热电联产设备回收的热量为纵坐标的运行坐标系，在运行坐标系中构建分布式能源冷热电联供系统中热电联产设备的运行曲线；分布式能源冷热电联供系统包括热电联产设备、电负荷供应系统、热负荷供应系统和冷负荷供应系统，电负荷供应系统包括光伏系统和电网，热负荷供应系统包括太阳能集热器和电辅助锅炉，冷负荷供应系统包括电制冷机和吸收式制冷机；
S102，获取电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数；
S103，以最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点为两个端点，在运行坐标系中构建荷载线段；
S104，当荷载线段与运行曲线相交时，将相交点确定为热电联产设备的第一最佳工况点，热电联产设备按照第一最佳工况点运行；
S105，当荷载线段位于运行曲线上方时，确定过荷载线段上纵坐标值最小的荷载点，且以电辅助锅炉的效率为斜率的第一辅助直线，并将第一辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第二最佳工况点，热电联产设备按照第二最佳工况点运行，电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷；
S106，当荷载线段位于运行曲线下方时，确定过荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将第二辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第三最佳工况点，热电联产设备按照第三最佳工况点运行，分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷。
具体过程如下：
步骤S101，确定热电联产设备操作曲线(运行曲线)。当前分布式能源系统通常包括光伏、光热、风电等可再生能源系统，燃料电池、燃气轮机、内燃机、溴化锂制冷机等冷热电联产系统，蓄热罐、电池、基岩储热等储能系统，如图1所示。可再生能源优先级较高，因此可针对调控性更好的热电联产系统进行运行调控，高效、经济、绿色的满足用户冷热电需求。热电联产设备是分布式能源系统中的动力设备之一，是一类既能够产热同时也能产电的设备。
图1中，FSOFC表示热电联产设备消耗的燃料，Eboiler表示电动辅助锅炉消耗的电量，Egrid表示电网供应的电量，Epv表示光伏系统产生的电量，QSOFC表示热电联产设备热回收系统输出的热量，Qboiler表示电动辅助锅炉产生的热量，Qs,in表示输入蓄热罐的热量，Qs,out表示蓄热罐输出的热量，Eec表示输入电制冷机组的电量，Qrc表示输入吸收式制冷机的热量，Qec表示电制冷机组供应的冷负荷，Qac表示吸收式制冷机供应的冷负荷。
在分布式能源系统中，热电联产设备的热产品可通过余热锅炉设备产生蒸汽供热，或通过吸收式制冷设备供冷，实现分布式能源系统的冷热电联供。为了保证联产系统在大范围变工况下的冷热电输出，通常匹配辅助设备，例如电锅炉设备。
根据热电联产设备的运行特性，以热电联产设备产生的电量为横坐标，从热电联产设备回收的热量为纵坐标画出热电联产设备操作曲线，如图2所示。其中Erated表示热电联产设备产生的额定电功率，Qrated表示从热电联产设备回收热量的额定功率。Emin和Qmin表示热电联产设备运行的最小工况点，Qrated和Erated表示热电联产设备运行的额定工况点。根据最小工况点和额定工况点将热电联产设备操作曲线图分成三部分，图2中的斜线区域表示热电联产设备关停，图2中的横直线区域表示热电联产设备在满负荷下运行，图2中的无线条区域表示热电联产设备在部分载荷条件下运行。
步骤S102，冷负荷分配系数的计算公式为
其中，x为冷负荷分配系数，Qec为电制冷机供应的冷负荷，Nc为用户所需冷负荷(包含吸收式制冷机的冷负荷和电制冷机的冷负荷)。
步骤S103，最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点的确定方法，具体包括：
将用户所需电负荷减去光伏系统产生的电量定义为剩余电气等效负荷，将用户所需热负荷减去太阳能集热器产生的热量定义为剩余热等效负荷；
根据电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数，确定每个冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷；
将电制冷机供应冷负荷时所需的电负荷与剩余电气等效负荷的和作为电需求等效负荷，将吸收式制冷机供应冷负荷时所需的热负荷与剩余热等效负荷作为热需求等效负荷，电需求等效负荷与热需求等效负荷构成荷载点；
根据最大冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最大冷负荷分配系数对应的荷载点；
根据最小冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最小冷负荷分配系数对应的荷载点。
首先，用剩余电气等效负荷Ereq和剩余热等效负荷Qreq表示原始荷载点。由于光伏等可再生能源具有最高使用优先级，将剩余电气等效负荷Ereq和剩余热等效热负荷Qreq定义为等式：Ereq＝Ne-Epv，Qreq＝Nh-QETC。其中，Ne表示用户所需电负荷，Nh表示用户所需热负荷，Epv表示光伏板产生的电量，QETC表示集热器产生的热量。根据图2所示，当Ereq低于Emin或Qreq低于Qmin时，热电联产设备关停(图2中的斜线区域)；当Qreq超过Qrated或Ereq超过Erated时，它将在满负荷下运行(图2中的横直线区域)；其余情况，热电联产设备将在部分载荷条件下运行，以满足等效负荷Ereq和Qreq(图2中的无线条区域)。
然后，在原始荷载点的基础上考虑冷负荷需求，确定新荷载点。在不同的工况下，x可以是不同的。如图2所示，负荷点N'表示冷负荷通过电制冷机全部转化为电负荷需求，此时x＝1；负荷点N”表示冷负荷通过吸收式制冷机全部转化为热负荷需求，此时x＝0。根据冷负荷在吸收式制冷机与电制冷机之间的分配比例不同，x可在[0，1]的范围内变化，即新荷载点将落在线段N'N”上，(图2中N＝A，B，C，D)，线段N'N”的斜率为k1。图1中A0～D0表示原始荷载点，E0表示超过热电联产设备额定容量的原始荷载点，F0表示超过热电联产设备额定热负荷容量的原始荷载点，G0表示超过热电联产设备额定电负荷容量的原始荷载点，E′、F′和G′均表示热电联产设备的最佳运行工况点，此时在满负荷下运行。
那么，线段N'N”与热电联产设备操作曲线有三种不同的位置关系，①线段N'N”与热电联产设备操作曲线相交；②线段N'N”落在热电联产设备操作曲线上方；③线段N'N”落在热电联产设备操作曲线下方。
步骤S104，当N'N”与热电联产设备操作曲线相交时，热电联产设备在某一点运行时可以产生与新荷载点等值的电负荷和热负荷，将相交点确定为热电联产设备的第一最佳工况点，具体包括：
利用方程确定第一最佳工况点的横坐标；
根据运行曲线和第一最佳工况点的横坐标，确定第一最佳工况点的纵坐标；
其中，ESOFC为热电联产设备产生的电量，ηSOFC,r为热电联产设备的热回收效率，ηSOFC,e为热电联产设备的发电效率，COPac为吸收式制冷机的性能系数，COPec为电制冷机的性能系数，QETC为太阳能集热器产生的热量，Nh为用户所需热负荷，Epv为光伏系统产生的电量，Ne为用户所需电负荷。
步骤S105，N'N”位于黑色曲线上方时，热电联产设备产生与新荷载点等值的电功率时，不能产生等值的热功率，或者，热电联产设备产生与新荷载点等值的热功率时，同时产生多余的电功率，造成浪费。如图3所示，通过N'N”上的所有点，画斜率为k2的直线(k2为电辅助锅炉的效率)与黑色曲线相交，选择负荷最小的交点(工况点)作为最佳工况点。如图3所示，新荷载点的范围区间为线段B′B″时，选择iB′为最佳工况点。当热电联产设备按照最佳工况点运行时，通过电辅助锅炉将多产生的电E+转换成热Q+，以覆盖热负荷缺口，电辅助锅炉产生的热负荷的计算公式为
Q+＝E+×k2；
其中，Q+为电辅助锅炉供应的分布式能源冷热电联供系统中热电联产设备按照最佳工况点运行产生的热量以外所需的热负荷，E+为热电联产设备按照最佳工况点运行产生的多余电量，k2为第一辅助直线的斜率。图3中的ηboiler表示电辅助锅炉的效率。
步骤S106，N'N”位于黑色曲线下方时，热电联产设备产生与新荷载点等值的热功率时，不能产生等值的电功率，或者，热电联产设备产生与新荷载点等值的电功率时，同时产生多余的热功率，造成浪费。选择遵循热负荷(FTL)策略作为运行策略。冷负荷由吸收式制冷机承担，缺电由电网承担。如图2所示，新荷载点的范围区间为线段D′D″时，选择iD为最佳工况点。当热电联产设备按照最佳工况点运行时，能够满足热负荷，电负荷缺口由电网买电提供，从而保证系统电热供需平衡。
本发明利用等效负荷法确定热电联产设备的最佳运行工况点，当等效负荷点落在热电联产设备的操作曲线上时，该等效负荷点即为最佳工况点；当等效负荷点落在曲线上方时，根据本方案提出的方法确定热电联产设备的最佳工况点为iB′点；当等效负荷点落在曲线下方时，以热负荷为基准获取热电设备的运行工况点；此时，热电供需平衡，而且热电联产设备具有最高的效率，同时，热产品、电产品得以充分利用避免浪费。而简单采用传统的“电跟随”或“热跟随”时，一方面由于产电、产热设备数量较多，导致热电联产设备的运行工况点难以确定，另一方面，由于单一的遵循电负荷或热负荷，从而导致热、电供需不平衡，或负荷需求不能得以实时满足，或造成了能量的极大浪费：当等效负荷点落在曲线上方时，“电跟随”会导致热需求无法满足，“热跟随”会造成电产品的浪费；当等效负荷点落在曲线下方时，“电跟随”会造成热产品的浪费。
“电力负荷跟随”法(或称电跟随)：系统优先满足电力负荷需求，产生的热量可能无法满足用户的热需求，简称FEL(following electricial load)。
“热负荷跟随”法(或称热跟随)：系统首先满足热力负荷需求，发电量可能无法满足用户的用电需求，简称FTL(following thermal load)。
本发明还提供了一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行系统，系统包括：
运行曲线构建模块，用于建立以热电联产设备产生的电量为横坐标，以从热电联产设备回收的热量为纵坐标的运行坐标系，在运行坐标系中构建分布式能源冷热电联供系统中热电联产设备的运行曲线；分布式能源冷热电联供系统包括热电联产设备、电负荷供应系统、热负荷供应系统和冷负荷供应系统，电负荷供应系统包括光伏系统和电网，热负荷供应系统包括太阳能集热器和电辅助锅炉，冷负荷供应系统包括电制冷机和吸收式制冷机；
冷负荷分配系数获取模块，用于获取电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数；
荷载线段构建模块，用于以最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点为两个端点，在运行坐标系中构建荷载线段；
第一最佳工况点确定模块，用于当荷载线段与运行曲线相交时，将相交点确定为热电联产设备的第一最佳工况点，热电联产设备按照第一最佳工况点运行；
第二最佳工况点确定模块，用于当荷载线段位于运行曲线上方时，确定过荷载线段上纵坐标值最小的荷载点，且以电辅助锅炉的效率为斜率的第一辅助直线，并将第一辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第二最佳工况点，热电联产设备按照第二最佳工况点运行，电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷；
第三最佳工况点确定模块，用于当荷载线段位于运行曲线下方时，确定过荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将第二辅助直线与运行曲线的交点确定为热电联产设备的第三最佳工况点，热电联产设备按照第三最佳工况点运行，分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷。
冷负荷分配系数的计算公式为
其中，x为冷负荷分配系数，Qec为电制冷机供应的冷负荷，Nc为用户所需冷负荷。
荷载线段构建模块，具体包括：
剩余电气等效负荷和剩余热等效负荷获取子模块，用于将用户所需电负荷减去光伏系统产生的电量定义为剩余电气等效负荷，将用户所需热负荷减去太阳能集热器产生的热量定义为剩余热等效负荷；
冷负荷确定子模块，用于根据电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数，确定每个冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷；
荷载点构成子模块，用于将电制冷机供应冷负荷所需的电负荷与剩余电气等效负荷的和作为电需求等效负荷，将吸收式制冷机供应冷负荷时所需的热负荷与剩余热等效负荷作为热需求等效负荷，电需求等效负荷与热需求等效负荷构成荷载点；
最大冷负荷分配系数对应的荷载点确定子模块，用于根据最大冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最大冷负荷分配系数对应的荷载点；
最小冷负荷分配系数对应的荷载点确定子模块，用于根据最小冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最小冷负荷分配系数对应的荷载点。
第一最佳工况点确定模块，具体包括：
横坐标确定子模块，用于利用方程确定第一最佳工况点的横坐标；
纵坐标确定子模块，用于根据运行曲线和第一最佳工况点的横坐标，确定第一最佳工况点的纵坐标；
其中，ESOFC为热电联产设备产生的电量，ηSOFC,r为热电联产设备的热回收效率，ηSOFC,e为热电联产设备的发电效率，COPac为吸收式制冷机的性能系数，COPec为电制冷机的性能系数，QETC为太阳能集热器产生的热量，Nh为用户所需热负荷，Epv为光伏系统产生的电量，Ne为用户所需电负荷。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，其特征在于，所述方法包括：
建立以热电联产设备产生的电量为横坐标，以从热电联产设备回收的热量为纵坐标的运行坐标系，在所述运行坐标系中构建分布式能源冷热电联供系统中热电联产设备的运行曲线；所述分布式能源冷热电联供系统包括热电联产设备、电负荷供应系统、热负荷供应系统和冷负荷供应系统，所述电负荷供应系统包括光伏系统和电网，所述热负荷供应系统包括太阳能集热器和电辅助锅炉，所述冷负荷供应系统包括电制冷机和吸收式制冷机；
获取所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数；
以最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点为两个端点，在所述运行坐标系中构建荷载线段；
当所述荷载线段与所述运行曲线相交时，将相交点确定为所述热电联产设备的第一最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第一最佳工况点运行；
当所述荷载线段位于所述运行曲线上方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最小的荷载点，且以所述电辅助锅炉的效率为斜率的第一辅助直线，并将所述第一辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第二最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第二最佳工况点运行，所述电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷；
当所述荷载线段位于所述运行曲线下方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与所述运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将所述第二辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第三最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第三最佳工况点运行，所述分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，所述电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷。
2.根据权利要求1所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，其特征在于，所述冷负荷分配系数的计算公式为
其中，x为冷负荷分配系数，Qec为电制冷机供应的冷负荷，Nc为用户所需冷负荷。
3.根据权利要求1所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，其特征在于，所述最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点的确定方法，具体包括：
将用户所需电负荷减去所述光伏系统产生的电量定义为剩余电气等效负荷，将用户所需热负荷减去所述太阳能集热器产生的热量定义为剩余热等效负荷；
根据所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数，确定每个冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷；
将所述电制冷机供应冷负荷时所需的电负荷与所述剩余电气等效负荷的和作为电需求等效负荷，将所述吸收式制冷机供应冷负荷时所需的热负荷与所述剩余热等效负荷作为热需求等效负荷，所述电需求等效负荷与所述热需求等效负荷构成荷载点；
根据最大冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最大冷负荷分配系数对应的荷载点；
根据最小冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最小冷负荷分配系数对应的荷载点。
4.根据权利要求1所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，其特征在于，当所述荷载线段与所述运行曲线相交时，将相交点确定为所述热电联产设备的第一最佳工况点，具体包括：
利用方程确定所述第一最佳工况点的横坐标；
根据所述运行曲线和所述第一最佳工况点的横坐标，确定所述第一最佳工况点的纵坐标；
其中，ESOFC为热电联产设备产生的电量，ηSOFC,r为热电联产设备的热回收效率，ηSOFC,e为热电联产设备的发电效率，COPac为吸收式制冷机的性能系数，COPec为电制冷机的性能系数，QETC为太阳能集热器产生的热量，Nh为用户所需热负荷，Epv为光伏系统产生的电量，Ne为用户所需电负荷。
5.根据权利要求1所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，其特征在于，所述电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷的计算公式为
Q+＝E+×k2；
其中，Q+为电辅助锅炉供应的分布式能源冷热电联供系统中所述热电联产设备按照最佳工况点运行产生的热量以外所需的热负荷，E+为热电联产设备按照最佳工况点运行产生的多余电量，k2为第一辅助直线的斜率。
6.根据权利要求1所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行方法，其特征在于，当所述荷载线段位于所述运行曲线下方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与所述运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将所述第二辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第三最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第三最佳工况点运行，所述分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，所述电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷，之后还包括：
所述冷负荷供应系统中的吸收式制冷机供应用户所需冷负荷。
7.一种基于最佳工况点的分布式能源系统运行系统，其特征在于，所述系统包括：
运行曲线构建模块，用于建立以热电联产设备产生的电量为横坐标，以从热电联产设备回收的热量为纵坐标的运行坐标系，在所述运行坐标系中构建分布式能源冷热电联供系统中热电联产设备的运行曲线；所述分布式能源冷热电联供系统包括热电联产设备、电负荷供应系统、热负荷供应系统和冷负荷供应系统，所述电负荷供应系统包括光伏系统和电网，所述热负荷供应系统包括太阳能集热器和电辅助锅炉，所述冷负荷供应系统包括电制冷机和吸收式制冷机；
冷负荷分配系数获取模块，用于获取所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数；
荷载线段构建模块，用于以最大冷负荷分配系数对应的荷载点和最小冷负荷分配系数对应的荷载点为两个端点，在所述运行坐标系中构建荷载线段；
第一最佳工况点确定模块，用于当所述荷载线段与所述运行曲线相交时，将相交点确定为所述热电联产设备的第一最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第一最佳工况点运行；
第二最佳工况点确定模块，用于当所述荷载线段位于所述运行曲线上方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最小的荷载点，且以所述电辅助锅炉的效率为斜率的第一辅助直线，并将所述第一辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第二最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第二最佳工况点运行，所述电辅助锅炉供应纵坐标值最小的荷载点与第二最佳工况点相差的热负荷；
第三最佳工况点确定模块，用于当所述荷载线段位于所述运行曲线下方时，确定过所述荷载线段上纵坐标值最大的荷载点，且与所述运行曲线图的纵坐标轴垂直的第二辅助直线，将所述第二辅助直线与所述运行曲线的交点确定为所述热电联产设备的第三最佳工况点，所述热电联产设备按照所述第三最佳工况点运行，所述分布式能源冷热电联供系统按照热负荷策略运行，所述电网供应第三最佳工况点与纵坐标值最大的荷载点相差的电负荷。
8.根据权利要求7所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行系统，其特征在于，所述冷负荷分配系数的计算公式为
其中，x为冷负荷分配系数，Qec为电制冷机供应的冷负荷，Nc为用户所需冷负荷。
9.根据权利要求7所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行系统，其特征在于，所述荷载线段构建模块，具体包括：
剩余电气等效负荷和剩余热等效负荷获取子模块，用于将用户所需电负荷减去所述光伏系统产生的电量定义为剩余电气等效负荷，将用户所需热负荷减去所述太阳能集热器产生的热量定义为剩余热等效负荷；
冷负荷确定子模块，用于根据所述电制冷机供应不同冷负荷时的冷负荷分配系数，确定每个冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷；
荷载点构成子模块，用于将所述电制冷机供应冷负荷时所需的电负荷与所述剩余电气等效负荷的和作为电需求等效负荷，将所述吸收式制冷机供应冷负荷时所需的热负荷与所述剩余热等效负荷作为热需求等效负荷，所述电需求等效负荷与所述热需求等效负荷构成荷载点；
最大冷负荷分配系数对应的荷载点确定子模块，用于根据最大冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最大冷负荷分配系数对应的荷载点；
最小冷负荷分配系数对应的荷载点确定子模块，用于根据最小冷负荷分配系数对应的电制冷机供应的冷负荷和吸收式制冷机供应的冷负荷确定最小冷负荷分配系数对应的荷载点。
10.根据权利要求7所述的基于最佳工况点的分布式能源系统运行系统，其特征在于，所述第一最佳工况点确定模块，具体包括：
横坐标确定子模块，用于利用方程确定所述第一最佳工况点的横坐标；
纵坐标确定子模块，用于根据所述运行曲线和所述第一最佳工况点的横坐标，确定所述第一最佳工况点的纵坐标；
其中，ESOFC为热电联产设备产生的电量，ηSOFC,r为热电联产设备的热回收效率，ηSOFC,e为热电联产设备的发电效率，COPac为吸收式制冷机的性能系数，COPec为电制冷机的性能系数，QETC为太阳能集热器产生的热量，Nh为用户所需热负荷，Epv为光伏系统产生的电量，Ne为用户所需电负荷。
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