专利名称：背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统及方法
技术领域：
本发明属于清洁能源综合利用技术领域，涉及背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统及方法。
背景技术：
可再生能源具有绿色清洁的特点，近些年发展迅速。但以风电为例，风电在提供清洁低碳能源的同时，风电场的大规模并网也给电网安全经济运行带来了不利影响。传统的调度问题是基于准确的负荷预测进行的。而风能受到气候、海拔、地形以及温度等多种自然因素的影响具有间歇性和随机波动性，风速及风功率预测的难度较负荷预测要大得多。虽然目前国内外学者们己经对风能预测做了大量的相关研究工作，但是风电场出力的预测水平在很大程度上仍然无法满足工程实际的要求，这给电力系统的调度工作带来了相当大的困难。
发明内容
本发明解决的问题在于提供热电联产机组与制热负荷联合控制的风电出力调度系统与方法，通过对热能、电能的综合调控，实现风力等效发电出力与目标需求一致，提高风力发电的有效利用。本发明是通过以下技术方案来实现一种背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，包括用于产出电力和采暖热水的背压式热电联产机组；用于产出电力的风力发电机组；通过电力电缆网与背压式热电联产机组和风力发电机组并联的用户的热泵，热泵消耗电力提供热水给热水式采暖散热器；控制热泵的热泵遥控开关；采集用户非采暖耗电量的电表；通过供热管道网与背压式热电联产机组相连接的用户的热水式采暖散热器；热水消耗计量表，检测背压式热电联产机组输入热水式采暖散热器的热水量；控制热水式采暖散热器的热水式采暖散热器遥控开关；第一远程集中控制器，采集背压式热电联产机组的包括供暖出力热水流量和发电出力电量的产能信息，将采集的产能信息传送给综合调度控制装置；第一远程集中控制器还接收综合调度控制装置所发出的调度控制信号，并根据调度控制信号控制背压式热电联产机组控制执行装置动作；第二远程集中控制器，采集风力发电机组的发电出力电量的产能信息，将采集的产能信息传送给综合调度控制装置；第三远程集中控制器，记载有用户的热水式采暖散热器与背压式热电联产机组之间的管道距离信息，并采集包括用户的非采暖用电量和热水消耗计量表检测到的热水流入量和非采暖耗电量的耗能信息，还采集用户输入的热惯性时间；将用户的管道距离信息、采集的耗能信息和热惯性时间传送给综合调度控制装置；第三远程集中控制器还接收综合调度控制装置所发出的调度控制信号，并根据调度控制信号驱动热泵遥控开关和/或采暖散热器遥控开关执行动作；综合调度控制装置，根据的接收产能信息、用户的管道距离信息和耗能信息，产生调控控制信号，向第一远程集中控制器和/或第三远程集中控制器发出调控控制信号。所述的综合调度控制装置根据接收的背压式热电联产机组、风力发电机组的产能信息和用户的耗能信息，在保证满足电力供给和热能供给的条件下，减少背压式热电联产机组的供暖出力热水流量，减少热水流量导致用户所需要的供热不足由热泵消耗电力供热来补偿；综合调度控制装置发出包括背压式热电联产机组在调度时间的供暖出力热水流量和发电出力电量，背压式热电联产机组提供的流入用户的热水式采暖散热器热水量和热泵的采暖电力消耗量的调控控制信号。所述的热泵在消耗电力供热补偿时，还考虑背压式热电联产机组提供的热水流到用户的时间和热惯性时间。所述综合调度控制装置包括接收背压式热电联产机组和风力发电机组的产能信息，用户的耗能信息以及用户管道距离信息的第一数据接收单元；将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元；对解码后的所有数据进行存储的数据存储器单元；生成调度控制信号的调度控制信号计算单元；将所述调度控制信号进行编码的信号编码器；及将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器、第三远程集中控制器的发送单元。所述的综合调度控制装置通过电力光纤与云计算服务系统连接，并驱动云计算服务系统计算，以获得调度控制信号；综合调度控制装置通过电力光纤接收云计算服务系统获得的调度控制信号，然后经由电力电缆或无线传输方式将调度控制信号传送给第一远程集中控制器和/或第三远程集中控制器。所述热水式采暖散热器遥控开关，通过第三远程集中控制器以遥控方式与综合调度控制装置耦合；热泵遥控开关，通过第三远程集中控制器以遥控方式与综合调度控制装置耦合；热泵上还设有热泵专用电能表，检测其采暖的耗电量，该耗电量并被第三远程集中控制器所采集；背压式热电联产机组控制执行装置，通过第一远程集中控制器以遥控方式与综合调度控制装置耦合；背压式热电联产机组控制执行装置根据调度控制信号执行动作。所述第三远程集中控制器包括非采暖电表脉冲计数器、采暖热水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、计量信号放大发射器，及相互连接的控制信号接收解码器和遥控信号发生器；非采暖电表脉冲计数器连接用户非采暖电表，用于检测用户非采暖耗电数据，用户非采暖耗电数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置；
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采暖热水流量脉冲计数器连接热水式采暖散热器热水消耗计量表，用于检测热水流入量，热水流入量再经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理生成信号，与用户管道信息一起传送至综合调度控制装置；控制信号接收解码器，接收综合调度控制装置发出的调度控制信息并进行解码， 然后通过控制信号遥控发射器将控制信号发送给热泵遥控开关、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关执行动作。所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统的调度方法，包括以下步骤在0 ΤΧΔΤ时间段内，ΔΤ为采样周期，T为采集的次数，综合调度控制装置根据接收的背压式热电联产机组、风力发电机组的产能信息，预测出未来一段时间T 2TX ΔΤ的产能信息，再结合0 TX ΔΤ时间段内用户的耗能信息，在保证满足电力供给和热能供给的条件下，减少背压式热电联产机组的供暖出力热水流量，减少热水流量导致用户所需要的供热不足由热泵消耗电力供热来补偿，并考虑背压式热电联产机组提供的热水流到用户的时间和热惯性时间，计算出补充量；然后在T 2TX Δ T时间段，综合调度控制装置以Δ T为调控周期，根据电力供给和热能供给的预测和调度计算生成调度控制信号并发送，第一远程集中控制器接收调度控制信号后控制背压式热电联产机组的供暖出力热水流量和发电出力电量，第三远程集中控制器接收调度控制信号后，控制热泵消耗电力供热来补偿热水式采暖散热器热水减少导致的供热不足。所述的综合调度控制装置的调度控制信号的生成包括以下步骤1)采集变量1. 1)采集背压式热电联产机组在0 TX八！“时间段的发电出力？-⑴和热出力 Hqip(t)，并发送到综合调度控制装置；ΔΤ为采样周期，T为采集的次数，T为自然数；采集0 M号风力发电机在0 TX Δ T时间段的发电出力尸； ^)，并发送到综合调度控制装置；1. 2)采集0 TX Δ T时间段内，0 N个用户的以下信息用户距热源背压式热电联产机组的管道距离S”非采暖耗电量Pi (t)、背压式热电联产机组提供给热水式采暖散热器的耗热量Hi (t)、热泵的装机容量ifHP和用户输入的热惯性时间Ti,并发送到综合调度控制装置；2)计算以下变量 2. 1)计算风力发电机在0 TX ΔΤ时间段的总出
权利要求
1.一种背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，其特征在于，包括用于产出电力和采暖热水的背压式热电联产机组(A)；用于产出电力的风力发电机组(B)；通过电力电缆网(113)与背压式热电联产机组㈧和风力发电机组⑶并联的用户的热泵(108)，热泵(108)消耗电力提供热水给热水式采暖散热器(110)；控制热泵(108)的热泵遥控开关(117)；采集用户非采暖耗电量的电表；通过供热管道网(114)与背压式热电联产机组(A)相连接的用户的热水式采暖散热器(110)；热水消耗计量表(111)，检测背压式热电联产机组(A)输入热水式采暖散热器(110) 的热水量；控制热水式采暖散热器(110)的热水式采暖散热器遥控开关(116)；第一远程集中控制器(1121)，采集背压式热电联产机组(A)的包括供暖出力热水流量和发电出力电量的产能信息，将采集的产能信息传送给综合调度控制装置(11 ；第一远程集中控制器(1121)还接收综合调度控制装置(11 所发出的调度控制信号，并根据调度控制信号控制背压式热电联产机组控制执行装置(118)动作；第二远程集中控制器(1122)，采集风力发电机组(B)的发电出力电量的产能信息，将采集的产能信息传送给综合调度控制装置(115)；第三远程集中控制器(1123)，记载有用户的热水式采暖散热器(110)与背压式热电联产机组(A)之间的管道距离信息，并采集包括用户的非采暖用电量和热水消耗计量表(111)检测到的热水流入量和非采暖耗电量的耗能信息，还采集用户输入的热惯性时间； 将用户的管道距离信息、采集的耗能信息和热惯性时间传送给综合调度控制装置(115)；第三远程集中控制器(112 还接收综合调度控制装置(11 所发出的调度控制信号， 并根据调度控制信号驱动热泵遥控开关(117)和/或采暖散热器遥控开关(116)执行动作；综合调度控制装置(115)，根据的接收产能信息、用户的管道距离信息和耗能信息，产生调控控制信号，向第一远程集中控制器(1121)和/或第三远程集中控制器(112 发出调控控制信号。
2.根据权利要求1所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，其特征在于，综合调度控制装置(11 根据接收的背压式热电联产机组(A)、风力发电机组(B)的产能信息和用户的耗能信息，在保证满足电力供给和热能供给的条件下，减少背压式热电联产机组(A)的供暖出力热水流量，减少热水流量导致用户所需要的供热不足由热泵(108) 消耗电力供热来补偿；综合调度控制装置(11 发出包括背压式热电联产机组(A)在调度时间的供暖出力热水流量和发电出力电量，背压式热电联产机组提供的流入用户的热水式采暖散热器(110) 热水量和热泵(108)的采暖电力消耗量的调控控制信号。
3.根据权利要求2所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，其特征在于，在热泵(108)消耗电力供热补偿时，还考虑背压式热电联产机组㈧提供的热水流到用户的时间和热惯性时间。
4.根据权利要求1所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，其特征在于，所述综合调度控制装置(11 包括接收背压式热电联产机组(A)和风力发电机组(B)的产能信息，用户的耗能信息以及用户管道距离信息的第一数据接收单元O01)；将接收到的所有数据进行解码的数据解码器单元O02)；对解码后的所有数据进行存储的数据存储器单元O03)；生成调度控制信号的调度控制信号计算单元O04)；将所述调度控制信号进行编码的信号编码器O05)；及将编码后的调度控制信号传递给第一远程集中控制器(1121)、第三远程集中控制器 (1123)的发送单元(206)。
5.根据权利要求1所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，其特征在于，综合调度控制装置(115)通过电力光纤(120)与云计算服务系统(917)连接，并驱动云计算服务系统(917)计算，以获得调度控制信号；综合调度控制装置(11 通过电力光纤 (120)接收云计算服务系统(917)获得的调度控制信号，然后经由电力电缆或无线传输方式将调度控制信号传送给第一远程集中控制器(1121)和/或第三远程集中控制器(1123)。
6.根据权利要求1所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，其特征在于，所述热水式采暖散热器遥控开关(116)，通过第三远程集中控制器(112 以遥控方式与综合调度控制装置(11 耦合；热泵遥控开关(117)，通过第三远程集中控制器(1123) 以遥控方式与综合调度控制装置(11 耦合；热泵(108)上还设有热泵专用电能表(109)， 检测其采暖的耗电量，该耗电量并被第三远程集中控制器所采集；背压式热电联产机组控制执行装置(118)，通过第一远程集中控制器(1121)以遥控方式与综合调度控制装置(11 耦合；背压式热电联产机组控制执行装置(118)根据调度控制信号执行动作。
7.根据权利要求1所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统，其特征在于，所述第三远程集中控制器(112 包括非采暖电表脉冲计数器、采暖热水流量脉冲计数器、脉冲信号编码转换器、计量信号放大发射器，及相互连接的控制信号接收解码器和遥控信号发生器；非采暖电表脉冲计数器连接用户非采暖电表，用于检测用户非采暖耗电数据，用户非采暖耗电数据经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理后传送至综合调度控制装置(115)；采暖热水流量脉冲计数器连接热水式采暖散热器热水消耗计量表(111)，用于检测背压式热电联产机组提供的热水流入量，热水流入量再经过脉冲信号编码转换器及计量信号放大发射器处理生成信号，与用户管道信息一起传送至综合调度控制装置(115)；控制信号接收解码器，接收综合调度控制装置(11 发出的调度控制信息并进行解码，然后通过控制信号遥控发射器将控制信号发送给热泵遥控开关(117)、热水式采暖散热器流水阀门遥控开关(116)执行动作。
8.权利要求1所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统的调度方法，其特征在于，包括以下步骤在0 TX Δ T时间段内，Δ T为采样周期，T为采集的次数，综合调度控制装置根据接收的背压式热电联产机组、风力发电机组的产能信息，预测出未来一段时间T 2ΤΧ Δ T的产能信息，再结合0 TX △ T时间段内用户的耗能信息，在保证满足电力供给和热能供给的条件下，减少背压式热电联产机组的供暖出力热水流量，减少热水流量导致背压式热电联产机组发电出力减少由风力发电来补偿，减少热水流量导致用户所需要的供热不足由热泵消耗电力供热来补偿，并考虑背压式热电联产机组提供的热水流到用户的时间和热惯性时间，计算出补充量；然后在T 2TX Δ T时间段，综合调度控制装置以ΔΤ为调控周期，根据电力供给和热能供给的预测和调度计算生成调度控制信号并发送，第一远程集中控制器接收调度控制信号后控制背压式热电联产机组的供暖出力热水流量和发电出力电量，第三远程集中控制器接收调度控制信号后，控制热泵消耗电力供热来补偿热水式采暖散热器热水减少导致的供热不足。
9.如权利要求8所述的背压式热电联产机组与风电出力供热调度系统的调度方法，其特征在于，综合调度控制装置的调度控制信号的生成包括以下步骤1)采集变量\1. 1)采集背压式热电联产机组在O TX ΔΤ时间段的发电出力PCHP(t)和热出力 Hqip(t)，并发送到综合调度控制装置；ΔΤ为采样周期，T为采集的次数，T为自然数；采集0 M号风力发电机在0 TX Δ T时间段的发电出力尸ΠΟ，并发送到综合调度控制装置；\1.2)采集0 TX ΔΤ时间段内，0 N个用户的以下信息用户距热源背压式热电联产机组的管道距离S”非采暖耗电量Pi (t)、背压式热电联产机组提供给热水式采暖散热器的耗热量Hi (t)、热泵的装机容量ifHP和用户输入的热惯性时间Ti,并发送到综合调度控制装置；2)计算以下变量M\2.1)计算风力发电机在0 TX ΔΤ时间段的总出力凡^⑴二工^^⑴；然后根据总出力，利用统计分析方法，预测τ 2ΤΧ ΔΤ时间段的风力发电机总出力
全文摘要
本发明公开了热电联产机组与制热负荷联合控制的风电出力调度系统与方法，通过背压式热电联产机组与制热负荷的联合控制，调节风电的等效发电与系统实际需求趋于一致，减小并网的压力；用户采用热水散热器和热泵耗电两种方式供热，其中的热水来源于热电联产机组，电力由热电联产机组与风力发电机组联合提供，在保证满足电力供给和热能供给的条件下，减少供暖出力热水流量，由消耗电力供热来补偿，耗电供热既可以补偿热水供暖的不足，也可以增加电力低谷时段的负荷，根据用电负荷的变化与风力发电配合来调节，使得调节后的风力等效电力与实际需要的风力处理相差最小。
文档编号F03D9/00GK102506452SQ20111032433
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月23日 优先权日2011年10月23日
发明者何建军, 侯兴哲, 刘欣宇, 吴锴, 徐瑞林, 胡晓锐, 龙虹毓 申请人:西安交通大学, 重庆市电力公司, 重庆市电力公司电力科学研究院