一种基于热力网电力网和物联网的三网融合技术的制作方法

本发明涉及工程
技术领域：
，尤其涉及一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”技术。
背景技术：
：传统的热力网多数采用集中供暖的方式，通过燃煤锅炉对化石燃料进行燃烧产热，再通过建立的城市供热管网，将热能传输至用户所在位置。能够利用电网进行供热的体系并不常见。目前利用传统锅炉的集中供暖热力网，为城市村镇等提供电能的电力网体系，以及基于互联网技术建立起来的物联网体系，在实际应用中普遍独立运行，自成体系。当然目前也存在个别两网结合运行模式。例如基于物联网技术的能源监测系统，已经可以实现单纯的监测供热体系中温度等简单参数，再将参数进行分析反馈至供热体系，以指导体系的产能产热。在实现本发明的过程中，申请人发现现有的供热采暖体系普遍同时或个别地存在以下缺点：(1)传统能源如化石燃料，其产能过程中的不充分燃烧和污染物排放，容易造成资源的浪费现象和雾霾等环境污染现象；(2)集中式产能通常需要长距离运输能源，存在长距离管道传输时能源损耗的问题，并且使管网的扩张土建难度增大；(3)现有的新能源发电技术，如风能、光伏发电由于不了解用户的实际需求，导致产生大量的弃风弃电；(4)传统供暖体系没有蓄热功能，热能通常需要现产现输，不够智能化。技术实现要素：(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本发明提供了一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”技术，以实现上述三网在现实应用中的相互支撑与技术融合，解决了实际存在的重要问题。(二)技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”技术。该技术包括：电力网为热力网提供能源供给，热力网消耗电力网的能源；热力网上传供热数据给物联网，物联网进行数据的采集、检测以及分析；物联网回传供热数据给电力网，供电力网进行发电需求的参考。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”技术具有以下有益效果：(1)能源来源全部采用清洁能源，不管是生产能源的过程还是消耗能源的过程，都可以达到零污染零排放；(2)变集中式为分布式，解决了长距离管道传输时能源损耗的问题，降低了管网的扩张土建的难度；(3)结合基于lora/nb-iot技术的物联网技术，可以使电网调度中心根据风电、光伏等清洁能源发电状态、功率预测数据、清洁能源供热站的运行状态、清洁能源供热站的需求侧相应能力等信息对清洁能源供热站热储能系统进行调度，完成对清洁能源的消纳；(4)利用固体蓄热式锅炉形成的储能系统，可以智能化地利用峰谷电价进行产能。附图说明图1为一种基于热力网、电力网和物联网的“三网融合”技术的概况示意图；图2为根据本发明实施例一种基于热力网、电力网和物联网的“三网融合”技术的步骤示意图；图3为图2所示热力网的建设的流程图；图4为图3所示分布式产能设备的选择的固体蓄热式锅炉，在使用时变集中供暖到分布式供暖的示意图；图5为图3所示供热介质的选择和循环水处理的补水系统运作示意图；图6为图3所示物联网建设的流程示意图；图7为图6所示物联网建设流程的物联网建设体系中各热负荷和调度中心的运作体系示意图。具体实施方式本发明公开了一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”技术。本技术是建设以热力网为骨架，以电力网为清洁能源热源，以基于lora/nb-iot技术的物联网为神经控制网络的能源智能管理体系。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。在本发明的一个示例性实例中，提供了一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”供热采暖技术。请参照图2，本实施例一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”供热采暖技术具体实施过程中，包括三个步骤：步骤s102：热力网的建设；步骤s104：电力网与热力网的结合；步骤s106：物联网的建设。以下对图2所示“三网融合”技术进行说明。请参照图3，步骤s102：热力网的建设具体又包括：子步骤s102a：分布式产能设备的选择；首先介绍本实施例采用的固体蓄热式锅炉，该固体蓄热式锅炉是变集中供暖到分布式供暖的基础。图4中子图a为传统的供热体系，图4中子图b为采用固体蓄热式锅炉的供热体系。固体蓄热式锅炉可以实现变长距离热力运输为超短距离甚至零距离热力运输，大大减少了热力运输途中的损耗。锅炉的蓄热体采用耐高温、蓄热与传热性能平稳、导热系数好、机械强度高的氧化镁(mgo)耐火材料组成的固体蓄热体。是能耐1000℃以上高温的固体蓄热体。具备体积小、热容量大、蓄热能力强、性能稳定、热量释放稳定等优点，保证可实现连续运行20年免维护。不会在反复加热过程中产生粉化。最常用的6000kw固体蓄热电锅炉，设备参数如下：表1固体蓄热式锅炉设备参数名称参数蓄热时长(小时)10热效率(％)≥95出水温度(℃)10-95可调回水温度(℃)10-70可调蓄热介质固体(mgo)设备使用寿命20年以上本领域技术人员应当清楚，本实施例中使用的固体蓄热式锅炉不是在实现“三网融合”体系时必须使用的元素。凡是能实现分布式供热的设备均可用于本发明叙述的体系中。子步骤s102b：对现有热力网进行供热分区；根据地形地貌、居民区、县城道路现状、规划热负荷的性质、现有热力网的建设情况进行供热分区，基于供热分区的规划完成清洁能源供热站的电力负荷测算和分布式建设。在各供热分区的电力负荷测算的基础上，通过电力网的规划接入，完成各供热分区供热的清洁能源匹配。子步骤s102c：确定耗能参数，核算电力需求；本实施例的供热采暖系统，在实施过程中，需要先确定热指标。包括供热最大热指标的确定和平均及最小热指标的确定。供热最大热指标的确定用到了采暖热负荷的“面积热指标估算法”。该方法得到的设计热负荷为综合性热指标与需供暖建筑面积的乘积。平均及最小热指标所需考虑的参数包括：采暖期室外计算温度、室内采暖设计温度、日平均温度≤5℃的天数以及采暖期室外平均温度。热负荷和供热参数等耗能参数对热指标的确定起了决定性的作用，因此，对热负荷和供热参数等现状的调查要详尽、周密，重点是考虑现有负荷在采暖方面有无增减的可能性。以便结合实际情况，确定热负荷，核算电力需求。需要注意的是，在核算电力需求时，还需考虑包容热负荷的逐年增长量。子步骤s102d：供热介质的选择和循环水处理；对民用建筑采暖供热的城市热网宜采用热水作为其供热介质。因此，本实施例的供热采暖系统确定供热介质为热水。热水介质有如下优点：热能效率高、调节方便、蓄热能力强、热稳定性好和输送距离长等。为缓解因意外事故使循环水泵突然停止而产生的水击对锅炉及其设备造成的冲击，通常在循环水泵吸水母管与压水母管之间装设旁通管，并在其上加装止回阀。根据管网的要求，一次管网的补水、定压均在供热站完成。因此，本本实施例的实施过程中，需要增加补水系统，系统的运作如图5所示。自来水经过软水器软化后储存在软化水箱，补水泵泵取软化水箱中的软化水；供热站为小区各热用户输水后，水经过回水管和除污器，由热水循环泵再循环泵取。供热站内水的来源由补水泵和热水循环泵共同提供。需要说明的是，本实施例中选择软化的自来水为供热介质。在其他实施例中，也可以选择其他介质作为热能的传递介质。如中央空调制冷系统，可以选择空气为制冷介质。需要说明的是，本发明中所提及的热力网，也可以不单单理解为供热采暖系统。也可以是利用清洁能源电能为某管网提供制冷作用的制冷网络等其他形式的热力能源。例如把固体蓄热式锅炉替换成中央空调压缩机，即可以形成利用我们“三网融合”技术的制冷系统。至此，步骤s102：热力网的建设完成。步骤s104：电力网与热力网的结合：为了达到“零碳”、“除霾”的目的，本实施例所使用的能量来源均为清洁能源。本领域技术人员应当清楚，本实施例中提及的清洁能源不仅限于风电、光伏等狭义清洁能源，还可以是广义的如：难以消纳的风电、光伏等清洁能源；电网低谷电；以及电网需求侧响应调度用电等。例如，在预设的电网低谷时间段，自动控制系统接通高压开关，高压电发热体将电能转换为热能同时被高温蓄热体不断吸收，当高温蓄热体的温度达到设定的上限温度或电网低谷时段结束时，自动控制系统切断高压开关，高压电网停止供电，高压电发热体停止工作，高温蓄热体与高温热交换器之间有热输出控制器，高温热交换器将高温蓄热体储存的高温热能转换为热水或者蒸汽输出，向用户供暖。弃风电、弃光、弃核时间段，由电网公司根据需求侧缺漏，对清洁能源供热站进行调度，消纳被弃电量，提高清洁能源的消纳量，降低供热的耗煤量，改善大气环境质量。至此，步骤s104：电力网与热力网的结合完成。请参照图6，步骤s106：物联网的建设具体又包括：子步骤s106a：供热站检测参数与数据采集；本实施例在清洁能源供热站内建设多种高精度传感器和可控装置，接入基于lora/nb-iot技术的物联网，对清洁能源供热站的运行状态进行检测与控制。如图7所示，对热负荷调度中心及其所控制的热负荷控制子站，以及用户终端的可控储能热负荷三部分的检测，所得参数构成实测数据。通过对供热站的智能建设，提高清洁能源消耗端的精确控制，根据供暖需求量控制出水运行参数，根据用户需求量与设备当前运行状态作为电网调度的反馈参数，性能需求侧响应能力。精准控制设备运行功率，降低能源浪费。检测参数如下：(1)供热设备的电压、功率、工作模式等当前运行参数；(2)热储能设备当前存储能量；(3)基于需求侧响应技术的电网调度响应能力；(4)供热站出水参数；(5)供热站回水参数；(6)供热设备、辅助设备的运行状态、故障状态等工作状态。上述出水或回水参数包括流量、压力、温度等。子步骤s106b：建立热负荷响应能力监测上报系统；如图7所示，所建立的热负荷响应能力监测上报系统，采集数据包括实测数据和预测数据。所述实测数据为子步骤s106a中对各热负荷的实测数据；所述预测数据为根据气象、季节、公休等信息进行分析预测得到的预测数据。热负荷响应能力监测上报系统会根据预设的负荷模型进行日负荷变化率的分析和预测。热负荷响应能力监测上报系统对既有一二次管网进行升级，加装多种高精度传感器和可控装置，接入基于lora/nb-iot技术的物联网，建立高精度、多尺度在线检测与控制系统，对智能管网的运行状态进行检测与控制。上传至电网调度中心参数如下：根据供热站检测参数、日负荷变化率预测、负荷模型、公休信息得到的日负荷需求上报信息。控制参数包括两方面：供热设备的启停、功率、工作模式等当前运行状态和供热站出水参数。上述出水或回水参数包括流量、压力、温度等。子步骤s106c：与国家电网建立需求侧响应能力上报系统；如图7所示，所建立的与国家电网建立需求侧响应能力上报系统的核心为国家电网调度中心。调度中心所采集数据包括子步骤s106b所建立的热负荷响应能力监测上报系统上报的热负荷响应数据、区域电网采集数据和清洁能源发电运行、预测数据。与国家电网建立热负荷状态上报系统，可将热负荷实时运行状态(当前运行功率、当前储热量)、响应能力(剩余储热空间)等上传至电网调度中心，作为需求侧响应的状态返回参数。基于需求侧响应技术，建立需求侧响应调度系统，将分布式储能热源作为电网调度中心的可控负载。方便电网进行调峰、清洁能源消纳。子步骤s106d：电网调度中心对热负荷的电力调度；最后，电网调度中心通过对热负荷调度中心的电力调度，进而实现热负荷调度中心对热负荷控制子站、热负荷控制子站对可控储能热负荷的阶梯式调度。至此，步骤s106：物联网的建设完成。并且，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明提及的“三网融合”技术有了清楚的认识。此外，上述对各技术和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体性能或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：(1)将固体蓄热式锅炉换成其他可实现分布式供热采暖体系的设备，替换后不影响本发明所述的“三网融合”体系的运行；(2)在本体系中增加其他优化技术，如喷射式换热器来增加热能的使用效率，也应属于对本发明所述的“三网融合”技术的简单优化，而不是属于超越本发明的新技术；(3)本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值；(4)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；(5)除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述具体实施流程的各个步骤的执行顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。综上所述，本发明提供了一种基于热力网电力网和物联网的“三网融合”技术，其低功耗化、智能化、高效化、环保化等特点是对现有供热采暖技术的升级和优化，具有较好的应用前景。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12