一种燃气型冷热电联供系统的优化调度装置及方法

摘要

本发明公开了设备优化运行技术领域中的一种燃气型冷热电联供系统的优化调度装置及方法。本发明包括人机界面、数据采集与管理器、综合性能运算器和运行模式选择器；数据采集与管理器采集、存储和管理冷热电联供系统的运行数据，人机界面用于人工输入数据并显示计算出的性能参数，综合性能运算器计算以电定热和以热定电模式下的各性能参数，运行模式选择器根据运行数据和性能参数确定出最优运行模式并送回冷热电联供系统的运行控制环路。应用本发明可以使调度冷热电联供系统工作于最佳运行模式，减少能源消耗与温室气体排放，降低运行成本，提高系统的综合运行性能。

主权项

1.一种使用燃气型冷热电联供系统的优化调度装置进行运行模式优化调度的方法，其特征是该方法包括以下步骤：步骤1：数据采集与管理器从冷热电联供系统现有的控制环路中实时采集用户的负荷需求数据，并通过人机界面输入设备效率、转换系数和能源价格参数到数据采集与管理器，数据采集与管理器将采集到的数据经有效性判别后以不同的存储频率存入数据库，供综合性能运算器和运行模式选择器调用；步骤2：综合性能运算器从数据采集与管理器提取指定数据，计算出以电定热模式下和以热定电模式下的冷热电联供系统的综合性能数据，将计算出的各项性能数据通过人机界面进行数据值及趋势图的显示；步骤3：运行模式选择器根据综合性能计算器计算出的性能数据以及通过数据采集与管理器获得的用户的能量需求数据，按照内置的优化调度规则确定出使系统性能最优的运行模式，并将运行模式数据通过数据采集与管理器送入冷热电联供系统的运行控制环路；所述优化调度规则为：a.若能量需求关系式成立，则保持冷热电联供系统原有运行模式不变；在能量需求关系式中：E_req为用户的电负荷需求；Q_c为用户的冷量需求；Q_h为用户的热量需求；COP_ch为吸收式制冷机的转换系数；η_hc为加热装置的效率；为冷热电联供系统的能量梯级转换系数；在冷热电联供系统的能量梯级转换系数的定义式中，η_pgu为燃气轮机的热效率；η_rec为热回收装置的效率；b.若能量需求关系式成立，则进一步计算：$C_1=E_{\mathrm{grid}}({\omega }_1\frac{\frac{1}{{\eta }_{\mathrm{pgu}}}{k}_f-k_e}{G_{\mathrm{SP}}}+{\omega }_2\frac{\frac{1}{{\eta }_{\mathrm{pgu}}}{\mu }_f-{\mu }_e}{C_{\mathrm{SP}}}+{\omega }_3\frac{\frac{1}{{\eta }_{\mathrm{pgu}}}({\gamma }_f+{\mu }_f{\gamma }_c)-{\gamma }_e}{O_{\mathrm{SP}}})$其中，k_f为燃气生产及传输损耗系数；k_e为电能生产及传输损耗系数；μ_f为天然气燃烧过程中二氧化碳的排放系数；μ_e为从电网购买的电能在生产过程中二氧化碳的排放系数；γ_f为天然气的单位价格；γ_c为单位体积的碳排放税；γ_e为电网电价；E_grid为系统从电网购买的电量；G_SP为单一能量供应系统供应等量用户需求的总能源消耗量；C_SP为单一能量供应系统供应等量用户需求的二氧化碳总排放量；O_SP为单一能量供应系统供应等量用户需求的总运行成本；ω₁为总能源消耗量在综合性能指标中的权重系数；ω₂为二氧化碳总排放量在综合性能指标中的权重系数；ω₃为总运行成本在综合性能指标中的权重系数；0≤ω₁,ω₂,ω₃≤1且ω₁+ω₂+ω₃=1；若|C₁|≤ε，ε为阈值，则保持冷热电联供系统原有运行模式不变；若C₁<-ε，则调度系统当前的运行模式为以电定热模式；若C₁>ε，则调度系统当前的运行模式为以热定电模式；c.若能量需求关系式成立，则进一步计算：$C_2=F_{\mathrm{boiler}-\mathrm{FEL}}[1-\frac{{\eta }_{\mathrm{boiler}}}{{\eta }_{\mathrm{rec}}(1-{\eta }_{\mathrm{pgu}})}]({\omega }_1\frac{k_f}{G_{\mathrm{SP}}}+{\omega }_2\frac{{\mu }_f}{C_{\mathrm{SP}}}+{\omega }_3\frac{{\gamma }_f+{\mu }_f{\gamma }_c}{O_{\mathrm{SP}}})$若|C₂|≤ε，则保持冷热电联供系统原有运行模式不变；若C₂<-ε，则调度系统当前的运行模式为以电定热模式；若C₂>ε，则调度系统当前的运行模式为以热定电模式；上式中，为辅助锅炉消耗的燃气量；在辅助锅炉消耗的燃气量的计算式中：Q_b-FEL为辅助锅炉提供的热能；η_boiler为辅助锅炉的热转换效率。