CN116255664A - 一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法 - Google Patents

一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法 Download PDF

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CN116255664A CN202310124040.6A CN202310124040A CN116255664A CN 116255664 A CN116255664 A CN 116255664A CN 202310124040 A CN202310124040 A CN 202310124040A CN 116255664 A CN116255664 A CN 116255664A
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Abstract

本发明提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，包括：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；判断空气源热泵是否运行；判断热力站热负荷是否满足需求。本发明能综合考虑电价、热价、热泵系统能效等因素影响，实现多能源互补系统运行成本最小化，还可以解决现有的模块化热力站无法解决电厂深度调峰阶段供热不足的实际问题。

Description

一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法
技术领域
本发明属于电网深度调峰的热电联产集中供热行业，尤其涉及一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法。
背景技术
目前城市集中供热仍以热电联产为主，电厂发电量与供热量相互耦合。在太阳能发电、风力发电、地热发电、生物质发电等绿电优先上网的情况下，火电厂需要配合电网深度调峰。发电量的大幅波动以及昼夜用电负荷差异，导致城市集中供热系统的热量供给与需求不匹配。为了保障城市高效灵活集中供热，可通过集中或分布式的储热方式实现热电解耦。现有技术的多采用单一热源提升效率的系统，一方面，无法综合考虑电价、热价、热泵系统能效等因素的影响；另一方面，现有的模块化热力站建设，一般都是以热力站设备模块化快速组装为目标，不能解决电厂深度调峰阶段供热不足的实际问题。因此亟需一种能实现多能互补系统的模块化供热调控方法解决以上问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，本发明能综合考虑电价、热价、热泵系统能效等因素影响，实现多能源互补系统运行成本最小化，还可以解决现有的模块化热力站无法解决电厂深度调峰阶段供热不足的实际问题。
本发明提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，包括：
S1：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；
S2：将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；
S3：构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；
S4：判断空气源热泵是否运行，若运行，则重新执行步骤S4；若未运行，则继续执行下一步；
S5：判断热力站热负荷是否满足需求，若满足，则重新执行步骤S5；若未满足，则启动空气源热泵，通过COP计算公式，计算空气源热泵运行的热负荷；
S6：调整相应三通阀门，按需补充用户侧热量，多余热量补充至相变热库。
可选的，所述多能互补系统包括：换热器E、相变热库C、空气源热泵K、一级网总热量表H1、一级网蓄热热量表H2、空气源热泵蓄热热量表H3、空气源热泵供暖热量表H4、相变热库供暖热量表H5、三通阀门M1、三通阀门M2、三通阀门M3、电动球阀V1、电动球阀V2、电动球阀V3、电动球阀V4、电动球阀V5、电动球阀V6、电动球阀V7和电动球阀V8；
一级网总热量表H1所在管路为一级网市政管路，其热源为热电联产，通过换热器E将热量传输给二级网，供给至热用户；
一级网蓄热热量表H2所在管路与一级网并联，可通过电动球阀V1、电动球阀V2的开关控制市政一级网储热；
空气源热泵蓄热热量表H3所在管路可通过空气源热泵K对相变热库C进行蓄热，通过电动球阀V7、电动球阀V8的开关控制；
空气源热泵供暖热量表H4所在管路用于通过空气源热泵设备K对二级网用户直接供热，通过电动球阀V5、电动球阀V6的开关控制；
相变热库供暖热量表H5所在管路为相变热库C对二级网热用户直接供热，通过电动球阀V3、电动球阀V4的开关控制。
可选的，所述基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量包括：
所述边缘控制器输入参数：输入电价A1、A2和B；其中，A1为峰段电价，A2为谷段电价，B为市政一级网热价；
所述边缘控制器采集热力站管路传感器数据：tn时刻，n＝1、2、3……，市政一级网热量表H1瞬时热量
Figure SMS_1
市政储热热量表H2瞬时热量/>
Figure SMS_2
空气源热泵储热热量表H3瞬时热量/>
Figure SMS_3
空气源热泵供暖热量表H4瞬时热量/>
Figure SMS_4
相变热库供暖热量表H5瞬时热量/>
Figure SMS_5
tn-1时刻到tn时刻热量表H1-H5累计热量分别为Qn1、Qn2、Qn3、Qn4、Qn5，市政一级网蓄热电动球阀V1、电动球阀V2开关状态，相变热库补热电动调节阀电动球阀V3、电动球阀V4开关状态，空气源热泵补热电动球阀V5、电动球阀V6开关状态，空气源热泵蓄热电动球阀V7、电动球阀V8开关状态；
所述边缘控制器从监控中心接入天气数据：tn-1时刻到tn时刻，室外温度为tnw；
所述边缘控制器从空气源热泵获取热泵数据：Ttank为空气源热泵进出水平均温度，Ta为热泵所处环境温度，Tw为湿球温度，Td为露点温度；
所述边缘控制器定周期计算预测供热量Qnz：所述边缘控制器每隔1小时计算一次数据，取tn到tn+1时间段，设热力站预测的瞬时热量
Figure SMS_6
采用线性回归法确定热力站预测的瞬时热量/>
Figure SMS_7
Qnz＝Qn1-Qn2+Qn4+Qn5
Qzn＝atnw+b
Figure SMS_8
其中，a和b为线性回归系数。
可选的，在执行步骤S1之前，还包括判断历史室外平均温度与热力站供热量历史数据的相关性；
通过所述边缘控制器程序确定室外温度与热力站供热量的相关性，其中相关性判断依据为：当相关系数r满足|r|≤0.3，为弱线性相关或不存在线性相关；r满足0.3＜|r|≤0.5，为中度线性相关，相关性不明显；r满足0.5＜|r|≤0.8，为显著线性相关，存在明显的相关性；r满足|r|＞0.8，为高度相关，存在极强的线性相关，以显著相关为目标确定参数历史周期的选取。
可选的，所述将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，包括：
当市政一级网瞬时热量
Figure SMS_9
满足预测瞬时热量需求时：/>
Figure SMS_10
边缘控制器通过反馈控制进行调节，为：电动球阀V1、V2开启，控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M1的开度，使实际供热量瞬时值/>
Figure SMS_11
达到目标瞬时热量值/>
Figure SMS_12
当市政一级网瞬时热量不满足预测瞬时热量需求时：
Figure SMS_13
电动球阀V1、V2关闭，三通调节阀M1全开。
可选的，所述构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小包括：
计算未来一小时，在空气源热泵出力
Figure SMS_14
下，所述空气源热泵K的效率COP，得到所述空气源热泵K运行热成本Mb：
Figure SMS_15
其中，
Figure SMS_16
市政一级网供热不足，所欠缺的瞬时热量：
Figure SMS_17
C为电价折合热价：
Figure SMS_18
其中，空气源热泵能效比COP，由所述边缘控制器获取所述空气源热泵K参数计算得出，公式如下：
Figure SMS_19
其中，COP表示能效比，Ttank为水温，Ta为环境温度，Tw为湿球温度，Td为露点温度，a1、a2、a3为拟合系数；
计算未来一小时，相变热库瞬时热量
Figure SMS_20
运行成本Mc：
Mc＝Qc*β*B(8)
其中β为有效热量系数(β＜1)；
此模式下，构建多能互补热力站运行成本最小化函数
min M(x)＝min(Mb、Mc)
运行方式采用所述空气源热泵K补热或所述相变热库C补热。
可选的，所述运行方式采用空气源热泵补热或相变热库补热包括：
空气源热泵补热：当选用所述空气源热泵K补热时，电动球阀V5、电动球阀V6开启，所述边缘控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M3的开度，使实际供热量瞬时值
Figure SMS_21
达到目标瞬时热量值/>
Figure SMS_22
期间热泵能效系数COP低于1.2时，开启电动球阀V7、电动球阀V8，所述边缘控制器按照10％负荷逐步提高所述空气源热泵K的出力，使所述空气源热泵K瞬时热量达到/>
Figure SMS_23
多余的热量/>
Figure SMS_24
向所述相变热库C储热；
相变热库补热：当选用所述相变热库C补热时，电动球阀V3、电动球阀V4开启，所述边缘控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M2的开度，使实际供热量瞬时值，达到目标瞬时热量值。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
本发明提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，包括：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；判断空气源热泵是否运行，若运行，则重新执行本步骤；若未运行，则继续执行下一步；判断热力站热负荷是否满足需求，若满足，则重新执行本步骤；若未满足，则启动空气源热泵，通过COP计算公式，计算空气源热泵运行的热负荷；调整相应三通阀门，按需补充用户侧热量，多余热量补充至相变热库。本发明能综合考虑电价、热价、热泵系统能效等因素影响，实现多能源互补系统运行成本最小化，还可以解决现有的模块化热力站无法解决电厂深度调峰阶段供热不足的实际问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明提供的一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法的流程示意图；
图2是本发明提供的多能互补系统的管网结构示意图；
图3是本发明提供的边缘控制器的采集数据流图；
图4是本发明提供的热力站能耗运行曲线。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
实施例1
参见附图1，本发明实施例提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，包括：
S1：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；
S2：将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；
S3：构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；
S4：判断空气源热泵是否运行，若运行，则重新执行步骤S4；若未运行，则继续执行下一步；
S5：判断热力站热负荷是否满足需求，若满足，则重新执行步骤S5；若未满足，则启动空气源热泵，通过COP计算公式，计算空气源热泵运行的热负荷；
S6：调整相应三通阀门，按需补充用户侧热量，多余热量补充至相变热库。
参见附图2，多能互补系统包括：换热器E、相变热库C、空气源热泵K、一级网总热量表H1、一级网蓄热热量表H2、空气源热泵蓄热热量表H3、空气源热泵供暖热量表H4、相变热库供暖热量表H5、三通阀门M1、三通阀门M2、三通阀门M3、电动球阀V1、电动球阀V2、电动球阀V3、电动球阀V4、电动球阀V5、电动球阀V6、电动球阀V7和电动球阀V8；
一级网总热量表H1所在管路为一级网市政管路，其热源为热电联产，通过换热器E将热量传输给二级网，供给至热用户；
一级网蓄热热量表H2所在管路与一级网并联，可通过电动球阀V1、电动球阀V2的开关控制市政一级网储热；
空气源热泵蓄热热量表H3所在管路可通过空气源热泵K对相变热库C进行蓄热，通过电动球阀V7、电动球阀V8的开关控制；
空气源热泵供暖热量表H4所在管路用于通过空气源热泵设备K对二级网用户直接供热，通过电动球阀V5、电动球阀V6的开关控制；
相变热库供暖热量表H5所在管路为相变热库C对二级网热用户直接供热，通过电动球阀V3、电动球阀V4的开关控制。
参见附图3，基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量包括：
边缘控制器输入参数：输入电价A1、A2和B；其中，A1为峰段电价，A2为谷段电价，B为市政一级网热价；
可选的，峰段时间段可设置为8:00-22:00，谷段时间段可设置为22：00-次日8:00。
边缘控制器采集热力站管路传感器数据：tn时刻，n＝1、2、3……，市政一级网热量表H1瞬时热量
Figure SMS_25
市政储热热量表H2瞬时热量/>
Figure SMS_26
空气源热泵储热热量表H3瞬时热量
Figure SMS_27
空气源热泵供暖热量表H4瞬时热量/>
Figure SMS_28
相变热库供暖热量表H5瞬时热量/>
Figure SMS_29
tn-1时刻到tn时刻热量表H1-H5累计热量分别为Qn1、Qn2、Qn3、Qn4、Qn5，市政一级网蓄热电动球阀V1、电动球阀V2开关状态，相变热库补热电动调节阀电动球阀V3、电动球阀V4开关状态，空气源热泵补热电动球阀V5、电动球阀V6开关状态，空气源热泵蓄热电动球阀V7、电动球阀V8开关状态；
边缘控制器从监控中心接入天气数据：tn-1时刻到tn时刻，室外温度为tnw；
边缘控制器从空气源热泵获取热泵数据：Ttank为空气源热泵进出水平均温度，Ta为热泵所处环境温度，Tw为湿球温度，Td为露点温度；
边缘控制器定周期计算预测供热量Qnz：边缘控制器每隔1小时计算一次数据，取tn到tn+1时间段，设热力站预测的瞬时热量
Figure SMS_30
采用线性回归法确定热力站预测的瞬时热量
Figure SMS_31
Figure SMS_32
Qzn＝atnw+b
Figure SMS_33
其中，a和b为线性回归系数。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
本发明提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，包括：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；判断空气源热泵是否运行，若运行，则重新执行本步骤；若未运行，则继续执行下一步；判断热力站热负荷是否满足需求，若满足，则重新执行本步骤；若未满足，则启动空气源热泵，通过COP计算公式，计算空气源热泵运行的热负荷；调整相应三通阀门，按需补充用户侧热量，多余热量补充至相变热库。本发明能综合考虑电价、热价、热泵系统能效等因素影响，实现多能源互补系统运行成本最小化，还可以解决现有的模块化热力站无法解决电厂深度调峰阶段供热不足的实际问题。
实施例2
参见附图1，本发明实施例提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，包括：
S1：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；
S2：将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；
S3：构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；
S4：判断空气源热泵是否运行，若运行，则重新执行步骤S4；若未运行，则继续执行下一步；
S5：判断热力站热负荷是否满足需求，若满足，则重新执行步骤S5；若未满足，则启动空气源热泵，通过COP计算公式，计算空气源热泵运行的热负荷；
S6：调整相应三通阀门，按需补充用户侧热量，多余热量补充至相变热库。
在本实施例中，在执行步骤S1之前，还包括判断历史室外平均温度与热力站供热量历史数据的相关性；
通过边缘控制器程序确定室外温度与热力站供热量的相关性，其中相关性判断依据为：当相关系数r满足|r|≤0.3，为弱线性相关或不存在线性相关；r满足0.3＜|r|≤0.5，为中度线性相关，相关性不明显；r满足0.5＜|r|≤0.8，为显著线性相关，存在明显的相关性；r满足|r|＞0.8，为高度相关，存在极强的线性相关，以显著相关为目标确定参数历史周期的选取。
实施例3
参见附图1，本发明实施例提供了一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，包括：
S1：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；
S2：将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；
S3：构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；
S4：判断空气源热泵是否运行，若运行，则重新执行步骤S4；若未运行，则继续执行下一步；
S5：判断热力站热负荷是否满足需求，若满足，则重新执行步骤S5；若未满足，则启动空气源热泵，通过COP计算公式，计算空气源热泵运行的热负荷；
S6：调整相应三通阀门，按需补充用户侧热量，多余热量补充至相变热库。
在本实施例中，将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，包括：
当市政一级网瞬时热量
Figure SMS_34
满足预测瞬时热量需求时：/>
Figure SMS_35
边缘控制器通过反馈控制进行调节，为：电动球阀V1、V2开启，控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M1的开度，使实际供热量瞬时值/>
Figure SMS_36
达到目标瞬时热量值
Figure SMS_37
当市政一级网瞬时热量不满足预测瞬时热量需求时：
Figure SMS_38
电动球阀V1、V2关闭，三通调节阀M1全开。
可选的，构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小包括：
计算未来一小时，在空气源热泵出力
Figure SMS_39
下，空气源热泵K的效率COP，得到空气源热泵K运行热成本Mb：
Figure SMS_40
其中，
Figure SMS_41
市政一级网供热不足，所欠缺的瞬时热量：
Figure SMS_42
/>
C为电价折合热价：
Figure SMS_43
其中，A为对应时间段峰段对应的电价A1或谷段对应的电价A2；空气源热泵能效比COP，由边缘控制器获取空气源热泵K参数计算得出，公式如下：
Figure SMS_44
其中，COP表示能效比，Ttank为水温，Ta为环境温度，Tw为湿球温度，Td为露点温度，a1、a2、a3为拟合系数；
计算未来一小时，相变热库瞬时热量
Figure SMS_45
运行成本Mc：
Mc＝Qc*β*B(8)
其中β为有效热量系数(β＜1)；
此模式下，构建多能互补热力站运行成本最小化函数
min M(x)＝min(Mb、Mc)
运行方式采用空气源热泵K补热或相变热库C补热。
在本实施例中，图4为本发明提供的热力站能耗运行曲线，可以看出，期间热力站供热总能耗按照预测值精准供热，供热量与室外温度负相关说明调控合理，运行情况良好。相变热库放热量20.1％，说明市政供热存在明显的供热不均现象，而通过相变热库的蓄热、放热，起到良好的“缓冲”作用，保证了供热稳定。
在本实施例中，运行方式采用空气源热泵补热或相变热库补热包括：
空气源热泵补热：当选用空气源热泵K补热时，电动球阀V5、电动球阀V6开启，边缘控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M3的开度，使实际供热量瞬时值
Figure SMS_46
达到目标瞬时热量值/>
Figure SMS_47
期间热泵能效系数COP低于1.2时，开启电动球阀V7、电动球阀V8，边缘控制器按照10％负荷逐步提高空气源热泵K的出力，使空气源热泵K瞬时热量达到/>
Figure SMS_48
多余的热量/>
Figure SMS_49
向相变热库C储热；
相变热库补热：当选用相变热库C补热时，电动球阀V3、电动球阀V4开启，边缘控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M2的开度，使实际供热量瞬时值，达到目标瞬时热量值。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，其特征在于，包括：
S1：基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量；
S2：将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，则继续执行下一步；
S3：构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小；
S4：判断空气源热泵是否运行，若运行，则重新执行步骤S4；若未运行，则继续执行下一步；
S5：判断热力站热负荷是否满足需求，若满足，则重新执行步骤S5；若未满足，则启动空气源热泵，通过COP计算公式，计算空气源热泵运行的热负荷；
S6：调整相应三通阀门，按需补充用户侧热量，多余热量补充至相变热库。
2.如权利要求1所述的一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，其特征在于，所述多能互补系统包括：换热器E、相变热库C、空气源热泵K、一级网总热量表H1、一级网蓄热热量表H2、空气源热泵蓄热热量表H3、空气源热泵供暖热量表H4、相变热库供暖热量表H5、三通阀门M1、三通阀门M2、三通阀门M3、电动球阀V1、电动球阀V2、电动球阀V3、电动球阀V4、电动球阀V5、电动球阀V6、电动球阀V7和电动球阀V8；
一级网总热量表H1所在管路为一级网市政管路，其热源为热电联产，通过换热器E将热量传输给二级网，供给至热用户；
一级网蓄热热量表H2所在管路与一级网并联，可通过电动球阀V1、电动球阀V2的开关控制市政一级网储热；
空气源热泵蓄热热量表H3所在管路可通过空气源热泵K对相变热库C进行蓄热，通过电动球阀V7、电动球阀V8的开关控制；
空气源热泵供暖热量表H4所在管路用于通过空气源热泵设备K对二级网用户直接供热，通过电动球阀V5、电动球阀V6的开关控制；
相变热库供暖热量表H5所在管路为相变热库C对二级网热用户直接供热，通过电动球阀V3、电动球阀V4的开关控制。
3.如权利要求2所述的一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，其特征在于，所述基础数据录入、数据采集至边缘控制器，定周期计算用户需热量，确定未来1小时预测供热量包括：
所述边缘控制器输入参数：输入电价A1、A2和B；其中，A1为峰段电价，A2为谷段电价，B为市政一级网热价；
所述边缘控制器采集热力站管路传感器数据：tn时刻，n＝1、2、3……，市政一级网热量表H1瞬时热量
Figure FDA0004081144080000031
市政储热热量表H2瞬时热量/>
Figure FDA0004081144080000032
空气源热泵储热热量表H3瞬时热量
Figure FDA0004081144080000033
空气源热泵供暖热量表H4瞬时热量/>
Figure FDA0004081144080000034
相变热库供暖热量表H5瞬时热量/>
Figure FDA0004081144080000035
tn-1时刻到tn时刻热量表H1-H5累计热量分别为Qn1、Qn2、Qn3、Qn4、Qn5，市政一级网蓄热电动球阀V1、电动球阀V2开关状态，相变热库补热电动调节阀电动球阀V3、电动球阀V4开关状态，空气源热泵补热电动球阀V5、电动球阀V6开关状态，空气源热泵蓄热电动球阀V7、电动球阀V8开关状态；
所述边缘控制器从监控中心接入天气数据：tn-1时刻到tn时刻，室外温度为tnw；
所述边缘控制器从空气源热泵获取热泵数据：Ttank为空气源热泵进出水平均温度，Ta为热泵所处环境温度，Tw为湿球温度，Td为露点温度；
所述边缘控制器定周期计算预测供热量Qnz：所述边缘控制器每隔1小时计算一次数据，取tn到tn+1时间段，设热力站预测的瞬时热量
Figure FDA0004081144080000036
采用线性回归法确定热力站预测的瞬时热量/>
Figure FDA0004081144080000037
Figure FDA0004081144080000039
Qzn＝atnw+b
Figure FDA0004081144080000038
其中，a和b为线性回归系数。
4.如权利要求3所述的一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，其特征在于，在执行步骤S1之前，还包括判断历史室外平均温度与热力站供热量历史数据的相关性；
通过所述边缘控制器程序确定室外温度与热力站供热量的相关性，其中相关性判断依据为：当相关系数r满足|r|≤0.3，为弱线性相关或不存在线性相关；r满足0.3＜|r|≤0.5，为中度线性相关，相关性不明显；r满足0.5＜|r|≤0.8，为显著线性相关，存在明显的相关性；r满足|r|＞0.8，为高度相关，存在极强的线性相关，以显著相关为目标确定参数历史周期的选取。
5.如权利要求2所述的一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，其特征在于，所述将实际供热量与热力站预测供热量进行对比，若实际供热量不小于热力站预测供热量，自动调整三通阀门按预测供热量供热，并启动热库储热；若实际供热量小于热力站预测供热量，包括：
当市政一级网瞬时热量
Figure FDA0004081144080000041
满足预测瞬时热量需求时：/>
Figure FDA0004081144080000042
边缘控制器通过反馈控制进行调节，为：电动球阀V1、V2开启，控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M1的开度，使实际供热量瞬时值/>
Figure FDA0004081144080000043
达到目标瞬时热量值/>
Figure FDA0004081144080000044
当市政一级网瞬时热量不满足预测瞬时热量需求时：
Figure FDA0004081144080000045
电动球阀V1、V2关闭，三通调节阀M1全开。
6.如权利要求1所述的一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，其特征在于，所述构建多能互补系统热力站运行成本目标函数，求解未来1小时空气源热泵补热、相变热库补热运行方式，使多能互补系统系统的运行成本最小包括：
计算未来一小时，在空气源热泵出力
Figure FDA0004081144080000051
下，所述空气源热泵K的效率COP，得到所述空气源热泵K运行热成本Mb：
Figure FDA0004081144080000052
其中，
Figure FDA0004081144080000053
市政一级网供热不足，所欠缺的瞬时热量：
Figure FDA0004081144080000054
/>
C为电价折合热价：
Figure FDA0004081144080000055
其中，空气源热泵能效比COP，由所述边缘控制器获取所述空气源热泵K参数计算得出，公式如下：
Figure FDA0004081144080000056
其中，COP表示能效比，Ttank为水温，Ta为环境温度，Tw为湿球温度，Td为露点温度，a1、a2、a3为拟合系数；
计算未来一小时，相变热库瞬时热量
Figure FDA0004081144080000057
运行成本Mc：
Mc＝Qc*β*B(8)
其中β为有效热量系数(β＜1)；
此模式下，构建多能互补热力站运行成本最小化函数
min M(x)＝min(Mb、Mc)
运行方式采用所述空气源热泵K补热或所述相变热库C补热。
7.如权利要求1所述的一种基于多能互补系统的模块化热力站供热调控方法，其特征在于，所述运行方式采用空气源热泵补热或相变热库补热包括：
空气源热泵补热：当选用所述空气源热泵K补热时，电动球阀V5、电动球阀V6开启，所述边缘控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M3的开度，使实际供热量瞬时值
Figure FDA0004081144080000061
达到目标瞬时热量值/>
Figure FDA0004081144080000062
期间热泵能效系数COP低于1.2时，开启电动球阀V7、电动球阀V8，所述边缘控制器按照10％负荷逐步提高所述空气源热泵K的出力，使所述空气源热泵K瞬时热量达到/>
Figure FDA0004081144080000063
多余的热量/>
Figure FDA0004081144080000064
向所述相变热库C储热；
相变热库补热：当选用所述相变热库C补热时，电动球阀V3、电动球阀V4开启，所述边缘控制器按照实际值与目标值的偏差，实时调整三通调节阀M2的开度，使实际供热量瞬时值，达到目标瞬时热量值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117823997A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 河北工大科雅能源科技股份有限公司 一种基于热网分段供给前馈的全网平衡调控算法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4971136A (en) * 1989-11-28 1990-11-20 Electric Power Research Institute Dual fuel heat pump controller
JPH05133577A (ja) * 1991-11-13 1993-05-28 Mitsubishi Electric Corp 蓄熱暖房制御装置
US20130270353A1 (en) * 2011-10-23 2013-10-17 Hongyu LONG Joint heating system of gas combined cycle and solar power and dispatching method thereof
CN106871232A (zh) * 2017-02-07 2017-06-20 北京海房新能源科技有限公司 一种相变蓄热供暖系统的控制方法
CN110118359A (zh) * 2019-04-16 2019-08-13 天津大学 一种用于热力站的燃电互补型供暖调峰系统
CN111520809A (zh) * 2020-03-09 2020-08-11 华电电力科学研究院有限公司 基于热网热负荷预测的热电联产耦合供热负荷调节方法及系统
KR20210115412A (ko) * 2020-03-13 2021-09-27 한국에너지기술연구원 양방향 계간 축열 시스템
CN113531644A (zh) * 2021-08-11 2021-10-22 山东佐耀智能装备股份有限公司 空气源热泵站电网调度调峰系统
CN114183796A (zh) * 2021-11-26 2022-03-15 杭州英集动力科技有限公司 基于电制热与集中供热多能互补系统优化调度方法及装置
CN115342419A (zh) * 2022-08-09 2022-11-15 中核坤华能源发展有限公司 一种多能源互补供热系统智能调控方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4971136A (en) * 1989-11-28 1990-11-20 Electric Power Research Institute Dual fuel heat pump controller
JPH05133577A (ja) * 1991-11-13 1993-05-28 Mitsubishi Electric Corp 蓄熱暖房制御装置
US20130270353A1 (en) * 2011-10-23 2013-10-17 Hongyu LONG Joint heating system of gas combined cycle and solar power and dispatching method thereof
CN106871232A (zh) * 2017-02-07 2017-06-20 北京海房新能源科技有限公司 一种相变蓄热供暖系统的控制方法
CN110118359A (zh) * 2019-04-16 2019-08-13 天津大学 一种用于热力站的燃电互补型供暖调峰系统
CN111520809A (zh) * 2020-03-09 2020-08-11 华电电力科学研究院有限公司 基于热网热负荷预测的热电联产耦合供热负荷调节方法及系统
KR20210115412A (ko) * 2020-03-13 2021-09-27 한국에너지기술연구원 양방향 계간 축열 시스템
CN113531644A (zh) * 2021-08-11 2021-10-22 山东佐耀智能装备股份有限公司 空气源热泵站电网调度调峰系统
CN114183796A (zh) * 2021-11-26 2022-03-15 杭州英集动力科技有限公司 基于电制热与集中供热多能互补系统优化调度方法及装置
CN115342419A (zh) * 2022-08-09 2022-11-15 中核坤华能源发展有限公司 一种多能源互补供热系统智能调控方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117823997A (zh) * 2024-03-06 2024-04-05 河北工大科雅能源科技股份有限公司 一种基于热网分段供给前馈的全网平衡调控算法
CN117823997B (zh) * 2024-03-06 2024-05-14 河北工大科雅能源科技股份有限公司 一种基于热网分段供给前馈的全网平衡调控算法

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