[发明专利]一种考虑热负荷需求响应的电—气—热综合能源系统调控方法

说明书

本发明是一种考虑热负荷需求响应的电—气—热综合能源系统调控方法，应用于以供热为主的区域综合能源系统领域，包括以下步骤：在负荷需求侧，考虑热用户室内外热量交换的情况，采用PID控制方法使室温维持在舒适温度范围内，并得到采暖设备给室内供应的热量流；在热网输配侧，采用热电类比的方法，建立满足傅立叶定律的热网络模型来描述热量传导的过程，求得热电联产机组的出热量；在热源供应侧，以“以热定电”模式运行来安排系统的热电输出，在产热能够满足需求的同时，热电联产机组也能提供一定电能，建立热电厂能源系统控制模型，当热负荷发生变化时，系统能够及时调控机组燃气量，根据模型可计算出系统产能。本发明能够实现“源—网—荷”系统的协调调度，提升对用户的供热品质。

技术领域

本发明是一种考虑热负荷需求响应的电—气—热综合能源系统调控方法，应用于以供热为主的区域综合能源系统领域。

背景技术

清洁、高效、安全是现代能源系统转型的主要要求，综合能源系统在我国能源变革中具有特殊地位。在供暖行业，以天然气作为一次能源的分布式热电联产机组代替集中式燃煤机组供暖，是综合能源系统建设的重要方向。考虑到北方地区城乡居民用户及有供热需求的工业园区用户的用能特点，以供热为主的综合能源系统成为重要的基础设施。

典型的以供热为主的电—气—热综合能源系统的拓扑结构由热电联产机组、热网和负荷组成，可联合多品种能源。不同形式的能量流具有不同的传输特性，使得“源—网—荷”集成系统的优化决策更具复杂性，这对依据用户的热负荷需求实时进行准确调配提出了新的挑战。用于综合能源系统多能流调控的整体动态模型的建立，有助于提高多能互补系统的能源利用效率，满足用户的实际用能需求以保障居住环境的舒适度。在负荷需求侧，温度测量、自动控制等物联网技术的应用为精准供给的实现提供了基础条件；在热网输配侧，互联互通的热网将提升供热灵活性和系统延伸性；在热源供应侧，燃气轮机作为分布式电源具有较高的可靠性，接入方式也比较灵活，且能够实现多重效益。

目前，对于以热电联产机组为热源的综合能源供热系统的整体动态模型研究尚未成熟，并且忽略了供热需求侧的调控价值，未能从调节终端热能供应出发，实现系统内能源的供需平衡以满足用户柔性舒适度的要求。

发明内容

本发明提供了一种考虑热负荷需求响应的电—气—热综合能源系统调控方法，不仅解决了联合多品种能源的“源—网—荷”整体建模问题，而且提出基于“以热定电”策略的实时调配热电联产系统能量流的控制方法。本发明能够实现系统的协调调度，提升对用户的供热品质。本发明采用的技术方案如下：

一种考虑热负荷需求响应的电—气—热综合能源系统调控方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：在负荷需求侧，考虑热用户室内外热量交换的情况，采用PID控制方法使室温维持在舒适温度范围内，并得到采暖设备给室内供应的热量流。

步骤2：在热网输配侧，采用热电类比的方法，建立满足傅立叶定律的热网络模型来描述热量传导的过程，求得热电联产机组的出热量。

步骤3：在热源供应侧，以“以热定电”模式运行来安排系统的热电输出，在产热能够满足需求的同时，热电联产机组也能提供一定电能。建立热电厂能源系统控制模型，当热负荷发生变化时，系统能够及时调控机组燃气量，根据模型可计算出系统产能。

附图说明

图1为本发明电—气—热综合能源系统的结构框图；

图2为本发明电—气—热综合能源系统的控制框图；

具体实施方式

参见图1，完整的考虑热负荷需求响应的电—气—热综合能源系统由3个部分构成：热电联产机组控制部分、热网热力传输部分和负荷供热量控制部分。系统采用了“以热定电”策略，设计目的在于根据用户侧的供热需求，控制热电联产机组出热。解决其技术问题的具体步骤如下：