[发明专利]微型燃气轮机冷电联供分布式供能系统优化运行控制方法

权利要求书

1.一种微型燃气轮机冷电联供分布式供能系统优化运行控制方法，其步骤如下：

第一步：利用历史相似日的冷、电负荷数据，采用基于神经网络的短期负荷预测方法预测工作日内各个时刻的冷负荷和电负荷的延时变化曲线；

第二步：根据预测得到的冷负荷与电负荷的延时变化曲线，综合考虑电网购电价格、燃气价格和微型燃气轮机上网发电价格因素，采用优化控制数学模型制定工作日各个时刻联供系统的最优发电和制冷功率曲线；

第三步：根据计算得到的最优发电和制冷功率曲线，在各个运行时刻首先判断终端用户的供冷形式，如果联供系统可以完全满足终端用户的最大冷负荷需求，则无需开启电空调；如果联供系统不能满足终端用户的最大冷负荷需求，差额部分冷负荷需要由电空调满足，则通过关闭冷水阀门，使联供系统不再向安装有电空调的部分房间供冷，这些房间的冷负荷完全由电空调满足，房间的多少可根据优化计算得到的电空调的制冷量来确定；

第四步：在各个运行时刻确定完成终端用户的供冷形式后，即可向联供系统下达该时刻的微型燃气轮机最优出力指令；

第五步：联供系统实际运行过程中，微型燃气轮机接受新的功率指令后，在每个设定的时间段后，利用分布式监控系统监测终端用户在当前时刻实际的冷负荷和电负荷功率需求，如果实际的冷负荷需求与当前时刻的预测冷负荷需求之差超过某个阈值，则返回第二步的优化控制模型重新计算该时刻联供系统的最优发电功率和制冷功率，并继续执行以下的步骤；如果在当前时刻内，监测得到的实际冷负荷需求与预测冷负荷需求之差未超过阈值，则联供系统继续按照原优化功率指令运行，直到下一个时刻接受新的优化控制指令。

2.根据权利要求1所述的微型燃气轮机冷电联供分布式供能系统优化运行控制方法，其特征在于，所述优化控制数学模型的目标函数为：F_t＝Min(C_f+C_e)＝Min(p_fV_fuel+k_e·P_Grid)·t，式中，C_f表示购买天然气的费用，单位为元；C_e表示购电或者向电网卖电的费用，单位为元；P_Grid表示外网联络线的交换功率，单位为kW；如果P_Grid＞0，表示从电网购电，k_e＝p_e；如果P_Grid＜0，表示倒送给电网的电功率，k_e＝p_MT；k_e、p_MT、p_e的单位为元/千瓦时；p_f为燃气价格，单位为元/m³；V_fuel＝3.6·Q_fuel/LHV为单位时间内的天然气的耗气量，单位为m³/h；Q_fuel为天然气的热能，单位为kW；LHV表示低位燃料热值；t的单位为小时；

所述优化控制数学模型的等式约束：

电功率平衡约束：P_Grid+P_MT-P_air＝P_load，式中，电负荷P_load包含有普通照明负荷和电梯、电脑、开水器的耗电设备，不包含消防安全用电电力供应要求较高的负荷，同时还 不反映空调设备的电力消耗情况；P_MT表示燃气轮机的有功功率；P_air是终端用户电空调的耗电功率；

整个系统冷负荷平衡约束为：Q＝Q_ac+Q_air，Q_air＝COP·P_air，式中，Q为终端用户的冷负荷功率需求，单位为kW；Q_air为终端用户电空调的制冷功率，单位为kW；Q_ac表示吸收式制冷机产生的制冷量，单位为kW；COP表示终端用户电空调的制冷系数；

不等式约束：Q_air-min≤Q_air≤Q_air-max；Q_fuel-min≤Q_fuel≤Q_fuel-max；P_{MT_min}≤≤P_MT≤P_{MT_max}；

n台微型燃气轮机同时运行时，微燃机组消耗的燃料热能、出力和废烟流量分别为：Q_fuel＝n·Q_fuel0；P_MT＝n·P_MT0；V_ex＝n·V_ex0，其中，Q_fuel0表示单台微型燃气轮机消耗的燃料热能；P_MT表示燃气轮机的有功功率，P_MT0是其对应的有功出力；V_ex0是烟气流速，单位为kg/s;Q_fuel是微燃机组消耗的总燃料热能；V_ex是微燃机组产生的总的废烟流速。

3.根据权利要求1所述的微型燃气轮机冷电联供分布式供能系统优化运行控制方法，其特征在于，第五步中，终端用户的电负荷功率需求通过直接采集电功率表的信息获得；终端用户的冷负荷需求需要利用数据采集站采集的制冷机冷冻水流量和出水、回水温度计算得到，计算公式为： 式中，V_c表示冷冻水的流量m³/h；c_pc表示冷冻水的质量定压热容kJ/kg℃；ρ_w表示冷冻水的密度kg/m³；t_c1、t_c2分别表示冷冻水进口和出口的温度℃。