本发明专利技术涉及一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置及方法，通过考虑电补热设备自身储热罐容量限制，储放热功率，电网电压以及一次热网与其配合满足用户热负荷需求等约束情况，并根据热临界电价与电网峰谷平电价进行比较，以蓄热式电锅炉设备经济收益为目标，控制蓄热式电锅炉的电开断和储热罐的热开断，充分发挥蓄热式电锅炉蓄热的运行特点，在提高电补热设备的经济运行的同时，又响应了电网的峰平谷电价信号，一定程度上减小了电网的峰谷差，本发明专利技术的控制方法既符合实际运行情况，又满足供暖需求，对其大规模推广具有一定意义。对其大规模推广具有一定意义。对其大规模推广具有一定意义。
【技术实现步骤摘要】
一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置及方法
[0001]本专利技术属于电力系统及其自动化
，尤其是一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置及方法。
技术介绍
[0002]随着“双碳”目标的提出，清洁高效用能已成为我国能源发展的主流。在供暖领域，市政集中供热是主体，需求量巨大，城市换热站作为一次热网和二次热网热量交换的纽带，在提高供热质量和供热效率方面起到重要作用。但是目前我国北方地区市政供热建设发展相较于城镇建设发展相对滞后，一方面热源存在运行效率低，高耗能高污染的问题，另一方面，由于热力管网的复杂性，在传输热量的过程中一二次热力管网热损耗值约10%
‑
20%，很大程度上抑制了市政供热建设的发展。因此，提供清洁、绿色和高效的热源，对于推进市政供热领域发展具有重要意义。
[0003]电能作为安全，绿色和高效的二次能源，通过电能替代技术运用到生产生活的各个领域。推进“以电代煤”，促进能源供给清洁化、终端能源消费电气化和清洁能源利用高效化，对实现节能减排，改善空气质量，促进生态文明建设具有重要作用。在城市换热站中引进电补热设备，一方面通过电热转换实现清洁供暖，在热源出现故障时，可以作为后备热源向二次热网供热，提高供暖质量和效率；另一方面，电补热设备与热网共同向用户供热，通过合理利用电网电价，实现电补热设备运行效益最优。但是目前这些仅限于理论研究，未出现实际经济性的城市换热站蓄热式电锅炉的控制方法。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置及方法，通过热临界电价与电网峰谷平电价进行比较，以蓄热式电锅炉设备经济收益为目标，控制蓄热式电锅炉的电开断和储热罐的热开断，充分发挥蓄热式电锅炉蓄热的运行特点，在提高电补热设备的经济运行的同时，又响应了电网的峰平谷电价信号，一定程度上减小了电网的峰谷差。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置，安装于城市热网上，包括传感器、信号采集模块、测量模块、计算模块和控制器，所述传感器、信号采集模块、测量模块、计算模块和控制器依次连接在一起，传感器用于测量电网信号、热网信号、热负荷需求信号和电补热设备信息，控制器用于控制蓄热式电锅炉、一次热网和二次热网运行，传感器采集各种信号输入至信号采集模块进行处理，测量模块对处理的数据进行测量输入至计算模块，计算模块根据数据进行相应的计算，控制器对根据计算结果对蓄热式电锅炉进行热开断控制，进而实现对城市热网的控制。
[0006]而且，所述城市热网包括蓄热式电锅炉、电网、一次热网、二次热网和用户热负荷，其中，电网通过变压器分别连接电锅炉和蓄热装置，一次热网通过换热器转换为二次热网，
电锅炉和蓄热装置与二次热网相连接，二次热网输出端连接用户热负荷。
[0007]一种换热站蓄热式电锅炉装置的控制方法，包括以下步骤：步骤1、根据二次热网热力销售价格和蓄热式电锅炉热电转化率计算热价转化成对应的电价值；步骤2、根据电网峰谷平电价与步骤1计算得到的热价转化成对应的电价值进行分类；步骤3、根据步骤2得到的不同分类情况，在满足电蓄热装置运行约束的条件下，对电锅炉进行对应的控制。
[0008]而且，所述步骤1中计算热价转化成对应的电价值的具体实现方法为：其中，为热价转化成对应的电价值；为热力销售价格；为电热转化效率。
[0009]而且，所述步骤2中分类包括4种，分别为、、和，其中为热价转化成对应的电价值，为电网峰值电价，为电网平值电价，为电网谷值电价。
[0010]而且，所述步骤3中电蓄热装置运行约束包括：热平衡方程约束、电锅炉运行约束和蓄热装置运行约束；热平衡方程约束：热平衡方程约束：热平衡方程约束：热平衡方程约束：其中，为一次热网向二次热网交换的热功率；为蓄热式电锅炉设备的补热功率；为用户的热负荷需求；为采暖热指标；为采暖建筑物的建筑面积；为一次热网供热介质密度；为一次网供热介质比热容；为一次网供热介质流量；为一次网供水温度；为一次网回水温度；为电锅炉直接供热部分消耗的电功率；为蓄热式电锅炉电热转换的启停标志；为蓄热装置的放热功率；电锅炉运行约束：
其中，为电锅炉直接供热部分允许消耗的最大电功率；蓄热装置运行约束：其中，为时刻蓄热式电锅炉储热罐储热量；为蓄热式电锅炉的蓄热装置储热功率；为蓄热装置储热部分消耗的电功率；为最大储热量；为蓄热装置最大储热功率；为蓄热装置最大放热功率；蓄热装置运行约束中还包括电压约束：包括电压约束：为蓄热式电锅炉设备所在电网节点电压；为该节点允许承受的最小电压值；为该节点允许承受的最大电压值；得到满足上述约束的电补热的经济效益目标效益函数：其中，为电锅炉消耗的电功率；为单位时间段，为电力价格。
[0011]而且，所述步骤3中对电锅炉进行对应的控制的具体实现方法为：
⑴
、：其中，为热价转化成对应的电价值，为电网峰值电价，为电网平值电价，为电网谷值电价，蓄热式电锅炉设备运行情况为：电锅炉不供热，储热罐单独供热，所用热量为上一时段电热价变化前的储热罐储存的热量，当时，储热罐不供热，为时刻蓄热式电锅炉储热罐储热量；
⑵
、：蓄热式电锅炉设备运行情况为：谷时段，电锅炉供热，当时，储热罐蓄热，当时，储热罐将热量储存起来，不再蓄热和放热，电锅炉单独供热；平时段和峰时段，储热罐单独供热，当时，不供热，为最大储热量；
⑶
、：蓄热式电锅炉设备运行情况为：谷时段和平时段，电锅炉供热，当时，储热罐在电价谷、平时段蓄热，当时，储热罐将热量储存起来，不再蓄热和放热，电锅炉单独供热；峰时段，储热罐单独供热，当时，不供热；
⑷
、：蓄热式电锅炉设备运行情况为：电锅炉一直供热，通过采集t时刻与t
‑
1时刻的储热罐储热量，根据储热变化量来反映蓄放热状态，并进行相应的调整：储热变化量大于等于零且，储热罐处于蓄热状态，保持蓄热，当时，储热罐储热量已达到最大值，开始转换为放热状态；储热变化量小于零且，储热罐处于放热状态，保持放热，时，储热罐已放热完全，开始转换为蓄热状态。
[0012]本专利技术的优点和积极效果是：本专利技术通过考虑电补热设备自身储热罐容量限制，储放热功率，电网电压以及一次热网与其配合满足用户热负荷需求等约束情况，并根据热临界电价与电网峰谷平电价进行比较，以蓄热式电锅炉设备经济收益为目标，控制蓄热式电锅炉的电开断和储热罐的热开断，充分发挥蓄热式电锅炉蓄热的运行特点，在提高电补热设备的经济运行的同时，又响应了电网的峰平谷电价信号，一定程度上减小了电网的峰谷差，本专利技术的控制方法既符合实际运行情况，又满足供暖需求，对其大规模推广具有一定意义。
附图说明
[0013]图1为城市热网结构图；图2为本专利技术控制装置结构图；图3为本专利技术控制方法流程图。
具体实施方式
[0014]以下结合附图对本专利技术做进一步详述。
[0015]一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置，安装于城市热网上，如图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置，安装于城市热网上，其特征在于：包括传感器、信号采集模块、测量模块、计算模块和控制器，所述传感器、信号采集模块、测量模块、计算模块和控制器依次连接在一起，传感器用于测量电网信号、热网信号、热负荷需求信号和电补热设备信息，控制器用于控制蓄热式电锅炉、一次热网和二次热网运行，传感器采集各种信号输入至信号采集模块进行处理，测量模块对处理的数据进行测量输入至计算模块，计算模块根据数据进行相应的计算，控制器对根据计算结果对蓄热式电锅炉进行热开断控制，进而实现对城市热网的控制。2.根据权利要求1所述的一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置，其特征在于：所述城市热网包括蓄热式电锅炉、电网、一次热网、二次热网和用户热负荷，其中，电网通过变压器分别连接电锅炉和蓄热装置，一次热网通过换热器转换为二次热网，电锅炉和蓄热装置与二次热网相连接，二次热网输出端连接用户热负荷。3.一种如权利要求1或2任一项所述的换热站蓄热式电锅炉装置的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、根据二次热网热力销售价格和蓄热式电锅炉热电转化率计算热价转化成对应的电价值；步骤2、根据电网峰谷平电价与步骤1计算得到的热价转化成对应的电价值进行分类；步骤3、根据步骤2得到的不同分类情况，在满足电蓄热装置运行约束的条件下，对电锅炉进行对应的控制。4.根据权利要求3所述的一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤1中计算热价转化成对应的电价值的具体实现方法为：其中，为热价转化成对应的电价值；为热力销售价格；为电热转化效率。5.根据权利要求3所述的一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤2中分类包括4种，分别为、、和，其中为热价转化成对应的电价值，为电网峰值电价，为电网平值电价，为电网谷值电价。6.根据权利要求3所述的一种换热站蓄热式电锅炉设备控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤3中电蓄热装置运行约束包括：热平衡方程约束、电锅炉运行约束和蓄热装置运行约束；热平衡方程约束：热平衡方程约束：
其中，为一次热网向二次热网交换的热功率；为蓄热式电锅炉设备的补热功率；为用户的热负荷需求；为采暖热指标；为采暖建筑物的建筑面积；为一次热网供热介质密度；为一次网供热介质比热容；...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫涛，王富卿，张旭泽，石琳光，赵晨阳，王浩柱，王晶莹，陈若博，程宝华，刘勍，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。