专利摘要

本发明公开了一种含可再生能源冷热电联产系统储热装置的日运行方法，通过获得小时经济最大充热/放热热量可得到有利于提高能源利用效率的各个时段充热/放热状态决策，在利用小时经济最大充热/放热热量进一步充分利用储热容量的条件下，按照储热装置每日储热容量利用一次的方式获得了每个时段的储热装置的充热/放热热量。该策略有利于吸纳可再生能源并提高能源利用效率。

权利要求

1.一种含可再生能源冷热电联产系统储热装置的日运行方法，其应用的CCHP系统至少包括发电机组、可再生能源发电装置、由发电机组和可再生能源发电装置供电的吸收式制冷机、回收发电机组发电余热的热回收装置、储热装置，在时段t,CCHP系统中发电与发电余热回收的关系为：

PCHP(t)=FCHP(t)·ηCHP,EQCHP(t)=FCHP(t)·ηCHP,Hf=PCHP/PCHP,MAXηCHP,E=a+b·f+c·f2PCHP,MIN(t)≤PCHP(t)≤PCHP,MAX(t)

其中：P_CHP(t)为CCHP系统生产的电能，单位为kWh；Q_CHP(t)为CCHP系统生产的热量，单位为kWh；F_CHP(t)为CCHP系统的天然气消耗量，单位为kWh；η_CHP,H：CCHP系统热回收效率；η_CHP,E：CCHP系统发电效率；P_CHP,MAX，P_CHP,MIN分别是CHP系统的最大，最小发电量，单位为kWh；a,b,c为CCHP发电效率的系数；f为发电机组PGU的出力比；

在时段t,CCHP系统中冷热电负荷平衡为：

LE(t)-PWT(t)-PPV(t)-PCHP(t)-PGRID(t)+QEC(t)/COPEC=0LH(t)+QABC(t)/COPABC-QCHP(t)-QBL(t)+(1-β)QDCH(t)-β·QCH(t)=0LC(t)-QABC(t)-QEC(t)=0

其中：L_C(t)为CCHP系统冷负荷需求，单位为kWh；L_H(t)为CCHP系统的热负荷需求，单位为kWh；L_E(t)为CCHP系统的电负荷需求，单位为kWh；P_WT(t)为CCHP系统中风力发电生产电能，单位为kWh；P_PV(t)为CCHP系统中光伏发电生产电能，单位为kWh；P_GRID(t)为CCHP系统时段t购买电网的电量,单位为kWh；Q_EC(t)为CCHP系统电动制冷机生产制冷量,单位为kWh；COP_EC为电动制冷机的效能系数；Q_ABC(t)为CCHP系统吸收式制冷机生产制冷量，单位为kWh；COP_ABC为吸收式制冷机的效能系数；Q_BL(t)为CCHP系统辅助锅炉生产热量,单位为kWh；Q_CH(t)为CCHP系统储热装置充热热量，单位为kWh；Q_DCH(t)：为CCHP系统储热装置放热热量，单位为kWh；β为整数变量，1表示充热状态，0表示放热状态；其特征在于：

储热装置的充热/放热过程能够促进能源利用效率的提高，且储热装置运行具有如下限制：1)储热最大容量E_SH,MAX，当储热装置的储热热量达到其最大容量时不能够继续充热；2)储热装置在时段t最大充热热量限制Q_CH,MAX，时段t充热热量不能超过最大充热热量限制；3)储热装置在时段t最大放热热量限制Q_DCH,MAX，时段t放热热量不能超过最大放热热量限制；

所述L_C(t)，L_H(t)，L_E(t)、P_WT(t)和P_PV(t)为已知值，其中t＝1,2,…,T，T为未来一日时段的最大数目；

小时经济最大充热/放热量 ”依照下式计算

条件1：

LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPECLH(t)>LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPECk′CHP,QP·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPEC)LE(t)-PWT(t)-PPV(t)LH(t)+LC(t)/COPABC<LE(t)-PWT(t)-PPV(t)k′′CHP,QP·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t))

条件2：

LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPECLH(t)>LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPECk′CHP,QP·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPEC)LE(t)-PWT(t)-PPV(t)LH(t)+LC(t)/COPABC<LE(t)-PWT(t)-PPV(t)k′′CHP,QP·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t))

条件3：

LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPECLH(t)>LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPECk′CHP,QP·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)/COPEC)LE(t)-PWT(t)-PPV(t)LH(t)+LC(t)/COPABC<LE(t)-PWT(t)-PPV(t)k′′CHP,QP·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t))

k′CHP,QP=(1-ηCHP,E1)·ηCHP,HηCHP,E1ηCHP,E1=a+b·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)COPECPCHP,MAX)+c·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)COPECPCHP,MAX)2

k′′CHP,QP=(1-ηCHP,E2)·ηCHP,HηCHP,QP2ηCHP,E2=a+b·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)PCHP,MAX)+c·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)PCHP,MAX)2

其中：k′_CHP,QP是发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t)+L_C(t)/COP_EC)时的余热回收热量计算系数，按照下式计算得到：

k′CHP,QP=(1-ηCHP,E1)·ηCHP,HηCHP,E1ηCHP,E1=a+b·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)COPECPCHP,MAX)+c·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)+LC(t)COPECPCHP,MAX)2;

k″_CHP,QP是发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t))时的余热回收热量计算系数，按照下式计算得到：

k′′CHP,QP=(1-ηCHP,E2)·ηCHP,HηCHP,QP2ηCHP,E2=a+b·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)PCHP,MAX)+c·(LE(t)-PWT(t)-PPV(t)PCHP,MAX)2;

为发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t)+L_C(t)/COP_EC)时的发电效率； 为发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t))时的发电效率；

当指定的充热水平为 和放热水平为 时，时段t储热装置的充热热量为Q_CH(t)，放热热量为Q_DCH(t)，日充热热量为E_CH，日放热热量为E_DCH，其中

ECH=Σt=1TQCH(t)

EDCH=Σt=1TQDCH(t)

如果日充热热量E_CH小于储热最大容量E_SH,MAX，提高充热水平 如果日充热热量E_CH大于储热最大容量E_SH,MAX，降低充热水平 如果日充热热量E_CH等于储热最大容量E_SH,MAX，该充热水平 为当日充热水平；

如果日放热热量E_DCH小于充热热量E_CH乘以储热效率η_SH，提高放热水平 如果日放热热量E_DCH大于充热热量E_CH乘以储热效率η_SH，降低放热水平 如果日放热热量E_DCH等于充热热量E_CH乘以储热效率η_SH，该放热水平 为当日放热水平，此时有下式成立

E_CH·η_SH＝E_DCH。

2.如权利要求1所述的日运行方法，其特征在于：应用于CCHP系统的中央控制器，该中央控制器的目的是设置发电机的发电量P_CHP(t)，电动制冷机的生产制冷量Q_EC(t)，吸收式制冷机的生产制冷量Q_ABC(t)，外购电网电量P_GRID(t)，辅助锅炉生产热量Q_BL(t)。

3.如权利要求1所述的日运行方法，其特征在于：确定了储热装置的充热热量和放热热量后，通过通信装置将指令发出执行。

4.如权利要求1所述的日运行方法，其特征在于：T为未来一日时段的最大数目，如果按照小时分时间段，则取T为24。

5.如权利要求1至4中任一项所述的日运行方法，其特征在于：应用的CCHP系统还包括电制冷机组和辅助锅炉。

说明书

技术领域

本发明属能源综合利用领域，尤其涉及冷热电联产系统的运行控制技术。

背景技术

分布式能源系统(Distributed Energy System)具有消纳可再生能源的潜力，实现提高消纳可再生能源潜力的重要手段是储热装置的利用。分布式能源系统有多种形式，冷热电三联供(Combined Cooling heating and power，简称CCHP)是其中一种十分重要的方式，在CCHP系统中包含储热装置实现可再生能源的消纳能力具有重要意义。

如图1所示，为现有的一种常见冷热电三联供系统，包括发电机组、由发电机组供电的吸收式制冷机、回收发电机组发电余热的热回收装置、将热回收装置回收热量对建筑进行供热的热交换器；同时该冷热电系统中还包括连接外部电网的电制冷机组、辅助锅炉。其中制冷负荷通过吸收式制冷机或者电动制冷机供应。不足的电力需求通过电网购电完成，不足的热量由辅助锅炉供应。

图1所示的冷热电联产系统还包含了可再生能源发电装置，可再生能源发电可以是风力发电也可以是光伏发电。为了促进可再生能源的消纳，冷热电联产系统包含了热水罐储热装置。如何通过储热装置的合理运行提高能源利用效率，促进可再生能源消纳是冷热电联产系统的关键问题。

发明内容

本发明的目的是通过合理调度冷热电联产系统中储热设备的运行，在满足系统冷热电负荷的同时提高能源利用效率和可再生能源消纳能力。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含可再生能源冷热电联产系统储热装置的日运行方法，其应用的CCHP系统至少包括发电机组、可再生能源发电装置、由发电机组和可再生能源发电装置供电的吸收式制冷机、回收发电机组发电余热的热回收装置、储热装置，在时段t,CCHP系统中发电与发电余热回收的关系为：

其中：P_CHP(t)为CCHP系统生产的电能，单位为kWh；Q_CHP(t)为CCHP系统生产的热量，单位为kWh；F_CHP(t)为CCHP系统的天然气消耗量，单位为kWh；η_CHP,H：CCHP系统热回收效率；η_CHP,E：CCHP系统发电效率；P_CHP,MAX，P_CHP,MIN分别是CHP系统的最大，最小发电量，单位为kWh；a,b,c为CCHP发电效率的系数；f为发电机组PGU的出力比；

CCHP系统中冷热电负荷平衡为：

其中：L_C(t)为CCHP系统冷负荷需求，单位为kWh；L_H(t)为CCHP系统热负荷需求，单位为kWh；L_E(t)为CCHP系统电负荷需求，单位为kWh；P_WT(t)为CCHP系统中风力发电生产电能，单位为kWh；P_PV(t)为CCHP系统中光伏发电生产电能，单位为kWh；P_GRID(t)为CCHP系统时段t购买电网的电量,单位为kWh；Q_EC(t)为CCHP系统电动制冷机生产制冷量,单位为kWh；COP_EC为电动制冷机的效能系数；Q_ABC(t)为CCHP系统吸收式制冷机生产制冷量，单位为kWh；COP_ABC为吸收式制冷机的效能系数；Q_BL(t)为CCHP系统辅助锅炉生产热量,单位为kWh；Q_CH(t)为CCHP系统储热装置充热热量，单位为kWh；Q_DCH(t)：为CCHP系统储热装置放热热量，单位为kWh；β为整数变量，1表示充热状态，0表示放热状态；

储热装置的充热/放热过程能够促进能源利用效率的提高，且储热装置运行具有如下限制：1)储热最大容量E_SH,MAX，当储热装置的储热热量达到其最大容量时不能够继续充热；2)储热装置在时段t最大充热热量限制Q_CH,MAX，时段t充热热量不能超过最大充热热量限制；3)储热装置在时段t最大放热热量限制Q_DCH,MAX，时段t放热热量不能超过最大放热热量限制；

所述L_C(t)，L_H(t)，L_E(t)、P_WT(t)和P_PV(t)为已知值，其中t＝1,2,…,T，T为未来一日时段的最大数目；

小时经济最大充热/放热量 依照下式计算

条件1：

条件2：

条件3：

其中，k′_CHP,QP是发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t)+L_C(t)/COP_EC)的余热回收热量计算系数，按照下式计算得到：

k″_CHP,QP是发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t))的余热回收热量计算系数，按照下式计算得到：

为发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t)+L_C(t)/COP_EC)的发电效率； 为发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t))的发电效率；

当指定的充热水平为 和放热水平为 时，时段t热储热装置充热热量为Q_CH(t)，放热热量为Q_DCH(t)，日充热热量为E_CH，日放热热量为E_DCH，其中

如果日充热热量E_CH小于储热最大容量E_SH,MAX，提高充热水平 如果日充热热量E_CH大于储热最大容量E_SH,MAX，降低充热水平 如果日充热热量E_CH等于储热最大容量E_SHMAX，该充热水平 为当日充热水平；

如果日放热热量E_DCH小于充热热量E_CH乘以储热效率η_SH，降低放热水平 如果日放热热量E_DCH大于充热热量E_CH乘以储热效率η_SH，提高放热水平 如果日放热热量E_DCH等于充热热量E_CH乘以储热效率η_SH，该放热水平 为当日放热水平，此时有下式成立

E_CH·η_SH＝E_DCH。

有益效果：

本发明给出的含可再生能源冷热电联产系统热储热装置日运行方法，获得了提高CCHP能源利用效率的充热/放热判断，使得储热提高了能源利用效率。日运行方法则最大限度地利用了储热装置的储热容量，并给出了具体的充热/放热热量。

附图说明

图1为现有技术中冷热电联产系统的系统示意图；

图2为本发明含可再生能源冷热电联产系统储热装置的日运行方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图2并通过实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

本发明的实施应用于CCHP系统的中央控制器中，该中央控制器的目的是设置发电机的发电量P_CHP(t)，电动制冷机生产制冷量Q_EC(t)，吸收式制冷机生产制冷量Q_ABC(t)，外购电网电量P_GRID(t)，辅助锅炉生产热量Q_BL(t)。实施本发明储热装置日运行方法的具体步骤如下。

步骤1：预先获得设备的参数：1)发电机组的效率计算系数a,b,c；2)电动制冷机的能效系数COP_EC；3)吸收式制冷机的能效系数COP_ABC；4)CCHP系统发电机组最大发电量P_CHP,MAX，单位为kWh；5)储热装置储热最大容量E_SH,MAX，单位为kWh，储热装置时段t最大充热热量Q_CH,MAX，单位为kWh；储热装置时段t最大放热热量Q_DCH,MAX，单位为kWh。

在时段t，CCHP系统中发电与发电余热回收的关系如式(1)；

其中：P_CHP(t)为CCHP系统的生产电能，kWh；Q_CHP(t)为CCHP系统的生产热量，kWh；F_CHP(t)为CCHP系统的天然气消耗量，kWh；η_CHP,H为CCHP系统热回收效率；η_CHP,E为CCHP系统发电效率；P_CHP,MAX，P_CHP,MIN分别是CHP系统的最大，最小发电量，kWh；a,b,c为CCHP发电效率的系数；f为发电机组PGU的出力比。

在时段t，冷热电负荷平衡如式(2)。

其中：L_C(t)为CCHP系统冷负荷需求，单位为kWh；L_H(t)为CCHP系统热负荷需求，单位为kWh；L_E(t)为CCHP系统电负荷需求，单位为kWh；P_WT(t)为CCHP系统中风力发电生产电能，单位为kWh；P_PV(t)为CCHP系统中光伏发电生产电能，单位为kWh；P_GRID(t)为CCHP系统时段t购买电网的电量,单位为kWh；Q_EC(t)为CCHP系统电动制冷机生产制冷量,单位为kWh；COP_EC为电动制冷机的效能系数；Q_ABC(t)为CCHP系统吸收式制冷机生产制冷量，单位为kWh；COP_ABC为吸收式制冷机的效能系数；Q_BL(t)为CCHP系统辅助锅炉生产热量,单位为kWh；Q_CH(t)为CCHP系统储热装置充热热量，单位为kWh；Q_DCH(t)：为CCHP系统储热装置放热热量，单位为kWh；β为整数变量，1表示充热状态，0表示放热状态；

步骤2：已知时段t的冷热电负荷需求L_C(t)，L_H(t)，L_E(t)；风力发电P_WT(t)和光伏发电电量P_PV(t)，t＝1,2,…,T，按照公式(3)计算小时经济最大充热/放热量 其中，T为未来一日时段的最大数目，如果按照小时分时间段，则取T为24。

其中：k′_CHP,QP是发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t)+L_C(t)/COP_EC)的余热回收热量计算系数，按照(7)计算得到；k″_CHP,QP是发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t))的余热回收热量计算系数，按照(8)计算得到； 为发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t)+L_C(t)/COP_EC)的发电效率； 为发电量为(L_E(t)-P_WT(t)-P_PV(t))的发电效率。

步骤3：设置充热水平

步骤4：按照公式(9)求得时段t的充热热量。

步骤5：按照公式(10)求得日充热热量。

步骤6：如果日充热热量E_CH小于储热最大容量E_SH,MAX，提高充热水平 然后转做步骤5；如果日充热热量E_CH大于储热最大容量E_SH,MAX，降低充热水平 转步骤5；如果日充热热量E_CH等于储热最大容量E_SH,MAX，该充热水平 为当日充热水平，转步骤8；

步骤7：设置

一种含可再生能源冷热电联产系统储热装置的日运行方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。