[发明专利]一种热泵与蓄热式电锅炉联合供暖负荷分配方法及装置

权利要求书

1.一种热泵与蓄热式电锅炉联合供暖负荷分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定热泵与蓄热式电锅炉联合供暖系统的供热参数；

步骤2、根据步骤1确定的供热参数对热泵与蓄热式电锅炉联合供暖系统中的耗能设备建立相应的能耗计算模型；

步骤3、根据步骤2建立的能耗计算模型构建基于热泵与蓄热式电锅炉联合供暖系统运行模式的目标函数；

步骤4、根据步骤3构建的目标函数构建热泵与蓄热式电锅炉联合供暖系统的优化约束条件；

步骤5、根据步骤4构建的优化约束条件利用二次规划优化方法计算热泵与蓄热式电锅炉联合供暖系统最优的负荷分配；

所述能耗计算模型包含热泵机组部分负荷下的能耗计算模型和锅炉总负荷的能耗计算模型；

所述热泵机组部分负荷下的能耗计算模型为：

COP_pl＝COP_flf(x)

式中：

COP_pl—热泵机组部分负荷下的能耗；

COP_fl—热泵机组满负荷工况下的能耗；

f(x)—热泵机组负荷系数修正函数；

x—热泵机组负荷系数；

所述锅炉总负荷的能耗计算模型为：

Q＝E·q+K·E·q·(H₁/H₂)

式中：

Q—锅炉总负荷；

K—蓄热引起热损失所必须考虑的安全系数，取值为1.10～1.15；

E—采暖供热面积；

q—采暖建筑负荷指标；

H₁—用蓄热水箱采暖的时间；

H₂—电锅炉向蓄热水箱蓄热的时间；

所述步骤3以一天24小时的运行费用最小为目标函数，其数学模型F为：

式中：

minOC_1h—系统在峰谷电价下所对应的运行费用；

W_ik—第i台热泵机组在k时段的电力消耗；

W_jk—第j台电锅炉在k时段的电力消耗；

P_k—第k时的电价；

其中，联合供暖系统的运行费用按下式计算：

式中：

OC_lh—联合供暖系统的运行费用；

W_h—热泵机组的电功；

W_b—蓄热电锅炉的电功；

P_e—电力价格；

t—供暖时长；

Q_h—热泵的热负荷；

Q_e—电锅炉的热负荷；

COP_h—热泵的性能系数；

η_e—蓄热电锅炉的热效率，其取值为95％；

所述优化约束条件包含联合供暖系统热量平衡约束、蓄热电锅炉运行条件约束和热泵机组运行条件约束；

所述联合供暖系统热量平衡约束为：

式中：

Q_s—联合供暖系统理论供热量；

Q_b—用户实际得到的供热量；

η_s—联合供暖系统的供热效率；

Q_h—热泵系统的供热量；

Q_e—蓄热电锅炉的供热量；

所述蓄热电锅炉运行条件约束包括下述中的至少一种：

各时刻锅炉给用户的能量和锅炉给蓄热器的能量，以及蓄热器用户的能量均不为负；

锅炉给用户的能量和锅炉给蓄热器的能量均小于等于锅炉在一小时内能提供的最大热量；

各时刻蓄热器给用户的热量小于此时刻蓄热器能提供的最大值；

任意时刻结束时，蓄热器中存储的热量应不大于蓄热器所能储存的最大热量；

所述热泵机组运行条件约束为：

Δt_min≤(t_i-t_o)≤Δt_max

Q_h,min≤Q_h≤Q_h,max

式中：

—热泵机组的热负荷率；

t_i—蒸发器最高出水温度；

t_o—蒸发器最低出水温度；

Δt_min，Δt_max—蒸发器最小、最大设计供回水温差；

Q_h,min，Q_h,max—热泵机组的最小、最大制热量。