專利名稱：一種熱電聯(lián)產(chǎn)供能方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，特別是關(guān)于熱電聯(lián)產(chǎn)的供暖及計費技 術(shù)，具體的講是一種熱電聯(lián)產(chǎn)供能方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱電聯(lián)產(chǎn)，是指將普通熱電廠發(fā)電之后排放的廢熱加以利用，為工業(yè)和 家庭取暖提供用熱的技術(shù)，該技術(shù)可以大大提高燃料總的熱效率。在現(xiàn)有技術(shù)中一般火力發(fā)電廠的發(fā)電熱效率約為30 35%，而熱電聯(lián)產(chǎn)的綜合熱效率 可達(dá)60 80%。居民冬、夏熱負(fù)荷消費需求差距明顯，我國傳統(tǒng)的冬季居民集中供暖方 式中，熱電聯(lián)產(chǎn)均按照"以熱定電"的物理原則運行，并且國家對于熱電廠 運行規(guī)定了最小"熱電比"標(biāo)準(zhǔn)要求，這些因素導(dǎo)致了熱電廠存在很大的冬 夏生產(chǎn)差異，冬季熱、電均滿負(fù)荷運行，而夏季則熱供應(yīng)不出去，電也發(fā)不 出去，造成機組開工不足，難以滿足夏季制冷用電負(fù)荷高峰需求。調(diào)節(jié)熱電機組的抽汽的質(zhì)和量，即調(diào)節(jié)機組熱電比，使得機組在冬季多 供熱，在夏季多發(fā)電，可以部分地減小冬、夏熱負(fù)荷差距。然而，從熱力學(xué) 第二定律角度分析，冬季熱電廠熱電比較高，會導(dǎo)致低品味的熱能供應(yīng)量大， 而高品位的電能供應(yīng)量少，總能量的姻損失，導(dǎo)致熱電機組運行效率低，不 能節(jié)約寶貴的化石能源。夏季多發(fā)電又會導(dǎo)致"熱電比"達(dá)不到國家要求的 標(biāo)準(zhǔn)?？照{(diào)熱泵采暖技術(shù)，和散熱器管道熱水采暖技術(shù)作為本發(fā)明的現(xiàn)有采暖 技術(shù)。中國發(fā)明專利，專利號為00100102. 7公開了一種雙源供暖空調(diào)系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)供熱/供冷的方法。該發(fā)明專利所公開的技術(shù)方案被合并于此，以 作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)?？照{(diào)熱泵耗電采暖節(jié)能高效，但是因為電價費率高，與熱水式散熱器采 暖相比處于絕對的成本劣勢。造成了居民不愿意采用空調(diào)熱泵采暖的現(xiàn)狀， 也因此加大了熱電廠熱水式散熱器集中供暖的負(fù)荷壓力，導(dǎo)致熱電廠冬、夏 熱負(fù)荷的巨大差異。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種熱電聯(lián)產(chǎn)供能方法及系統(tǒng)，用以減少熱電廠冬、夏兩季 的熱負(fù)荷差異，提高熱電廠能源利用效率和經(jīng)濟收益，并且通過區(qū)分空調(diào)采 暖用電與其他用電器用電的計量和收費，降低空調(diào)采暖成本，提高用戶空調(diào) 設(shè)備的利用率，鼓勵節(jié)能的空調(diào)熱泵采暖方式。本發(fā)明的目的之一是，提供一種熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)，所述的系統(tǒng)包括 熱電聯(lián)產(chǎn)機組，用于產(chǎn)出電能和熱能；空調(diào)器，通過電力線與所述的熱電聯(lián) 產(chǎn)機組相耦合，并由所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生的電能驅(qū)動所述空調(diào)器的熱泵產(chǎn) 生熱能；散熱器，通過供暖管道與所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組相耦合，并由所述熱 電聯(lián)產(chǎn)機組加熱的水或蒸汽流入所述散熱器產(chǎn)生熱能；空調(diào)電表，與所述的 空調(diào)器相耦合，用于檢測所述空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)；耗熱計量表，與 所述的散熱器相耦合，用于檢測所述散熱器的耗熱數(shù)據(jù)；熱負(fù)荷和電負(fù)荷數(shù) 據(jù)傳輸收集裝置，通過各種不同方式，例如人工抄表，或者入戶統(tǒng)計，或者 空調(diào)電表與耗熱計量表獲得熱負(fù)荷和電負(fù)荷數(shù)據(jù)，通過遠(yuǎn)程抄表，或者無線 傳輸，或者互聯(lián)網(wǎng)通訊等方式將該數(shù)據(jù)傳輸給位于熱電廠處的控制裝置；控 制裝置，將所接收的各個采暖用戶的熱負(fù)荷和電負(fù)荷數(shù)據(jù)加和，獲得熱電聯(lián) 產(chǎn)機組所負(fù)載的全體采暖用戶總的熱負(fù)荷和電負(fù)荷數(shù)據(jù)，并且根據(jù)所述的耗 電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)計算獲取所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作 點數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。本發(fā)明的目的之一是，提供一種熱電聯(lián)產(chǎn)供能方法，所述的方法包括 由熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)出電能和熱能；將所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生的電能驅(qū)動采暖 用戶端空調(diào)器的熱泵產(chǎn)生熱能；將所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組加熱的水或蒸汽通過供熱管道流入采暖用戶端的散熱器產(chǎn)生熱能；檢測出所述空調(diào)器中的熱泵的耗 電數(shù)據(jù)；檢測出所述散熱器的耗熱數(shù)據(jù)；加和所述的各個采暖熱負(fù)荷用戶的 耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)，獲得熱電聯(lián)產(chǎn)機組所負(fù)載的全體采暖用戶總的熱負(fù)荷 和電負(fù)荷數(shù)據(jù)，進一步計算獲取所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳 工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)控制所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。本發(fā)明的有益效果在于，通過將熱電廠的供暖用戶分為空調(diào)耗電采暖用 戶和散熱器耗熱采暖用戶，以在有效保證冬季采暖用戶采暖熱負(fù)荷需求的前 提下，縮小熱電廠冬、夏熱負(fù)荷差距，提高熱電廠運行綜合效率，增加經(jīng)濟 收益?？照{(diào)耗電采暖用戶不僅使熱電廠冬季的集中供暖熱負(fù)荷減少，還可以 減少熱傳輸損失。而由于空調(diào)耗電采暖用戶的空調(diào)設(shè)備用電可以單獨計量， 因此空調(diào)耗電采暖用戶的采暖耗電可單獨收費，以便區(qū)別空調(diào)采暖耗電與其 它家用電器耗電，使空調(diào)耗電采暖用戶的冬季取暖費用與集中供熱的散熱器 耗熱采暖用戶的冬季取暖費用相同。


圖1為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)的一結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)的另一結(jié)構(gòu)框圖； 圖3為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)中控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4為具有抄表和計費功能的熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖5為熱電聯(lián)產(chǎn)供能方法的流程圖； 圖6為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)的系統(tǒng)連接示意圖； 圖7為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)中控制裝置具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)中遠(yuǎn)程抄表裝置具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10為熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)中空調(diào)電表具體實施方式
的居民普通用電電 表與空調(diào)采暖用電計量電路示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明提出一種熱電聯(lián)產(chǎn)供 能系統(tǒng)，該系統(tǒng)的構(gòu)成如下如圖1所示，熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產(chǎn)機組，用于產(chǎn)出電能和 熱能；空調(diào)器，通過電力線與熱電聯(lián)產(chǎn)機組相耦合，并由熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生 的電能驅(qū)動空調(diào)器的熱泵產(chǎn)生熱能；空調(diào)電表，與空調(diào)器相耦合，用于檢測 空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)；控制裝置，用于根據(jù)耗電數(shù)據(jù)和相關(guān)的熱能數(shù) 據(jù)獲取熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)最佳工作 點數(shù)據(jù)控制所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。相關(guān)的熱能數(shù)據(jù)可以根據(jù)檢測散熱器 用戶的耗熱數(shù)據(jù)來獲得，并將該熱能數(shù)據(jù)輸入或存儲于控制裝置中，以作為 獲取最佳工作點數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。如圖2所示，熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產(chǎn)機組，用于產(chǎn)出電能和 熱能；空調(diào)器，通過電力線與熱電聯(lián)產(chǎn)機組相耦合，并由熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生 的電能驅(qū)動空調(diào)器的熱泵產(chǎn)生熱能；散熱器，通過供暖管道與熱電聯(lián)產(chǎn)機組 相耦合，并由熱電聯(lián)產(chǎn)機組加熱的水或蒸汽流入散熱器產(chǎn)生熱能；空調(diào)電表， 與空調(diào)器相耦合，用于檢測空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)；耗熱計量表，與散 熱器相耦合，用于檢測散熱器的耗熱數(shù)據(jù)；控制裝置，用于根據(jù)耗電數(shù)據(jù)和 耗熱數(shù)據(jù)獲取熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)最 佳工作點數(shù)據(jù)控制熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。如圖3所示，熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)的控制裝置包括數(shù)據(jù)接收單元，用于 接收耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)存儲單元，用于對耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)進行 存儲；最佳工作點計算獲取單元，用于加和所述的各個采暖熱負(fù)荷用戶的耗 電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)，獲得熱電聯(lián)產(chǎn)機組所負(fù)載的全體采暖用戶總的熱負(fù)荷和 電負(fù)荷數(shù)據(jù)，并根據(jù)總的耗電數(shù)據(jù)、耗熱數(shù)據(jù)以及熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能產(chǎn)量 和熱能產(chǎn)量之間的函數(shù)關(guān)系計算獲取最佳工作點數(shù)據(jù)；最佳工作點運行指令 控制調(diào)度單元，用于根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)發(fā)出熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行指令。觸發(fā)驅(qū)動單元，用于將熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行指令轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電路執(zhí)行信號，激勵相應(yīng)的電路動作?？照{(diào)器的制熱性能系數(shù)C(9尸值大于等于2.5。 如圖4所示，熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程抄表裝置和電費計量裝置; 遠(yuǎn)程抄表裝置分別與空調(diào)電表和耗熱計量表相連接，用于接收和處理空調(diào)電 表檢測的空調(diào)熱泵的耗電數(shù)據(jù)和耗熱計量表檢測的散熱器耗熱數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程抄 表裝置與控制裝置相連接，遠(yuǎn)程抄表裝置將空調(diào)電表檢測的空調(diào)熱泵的耗電 數(shù)據(jù)和耗熱計量表檢測的散熱器耗熱數(shù)據(jù)傳送給控制裝置。電費計量裝置， 用于對空調(diào)中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)進行區(qū)別于普通照明和家電用電的單獨的計 費處理。如圖5所示，熱電聯(lián)產(chǎn)供能的工作流程包括由熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)出電能 和熱能S101;將熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生的電能驅(qū)動采暖用戶端空調(diào)器的熱泵產(chǎn)生 熱能S102;將熱電聯(lián)產(chǎn)機組加熱的水或蒸汽通過供熱管道流入采暖用戶端的 散熱器產(chǎn)生熱能S103;檢測出空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)S104;檢測出散熱 器的耗熱數(shù)據(jù)S105;根據(jù)耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)獲取熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)最佳工作點數(shù)據(jù)控制熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行S106;對空調(diào)中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)進行不同于普通照明和家電用電的單獨的計費處理S107。實施例1如圖6所示，在熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)的實施例中，熱電聯(lián)產(chǎn)機組通過電力 線供電網(wǎng)絡(luò)與空調(diào)器1至空調(diào)器n相連接，空調(diào)器1至空調(diào)器n —一對應(yīng)的 連接有空調(diào)電表1至空調(diào)電表n，空調(diào)電表1至空調(diào)電表n通過電力線與遠(yuǎn) 程抄表裝置相連接。熱電聯(lián)產(chǎn)機組通過管道供熱網(wǎng)與散熱器1至散熱器n相連接，散熱器1 至散熱器n —一對應(yīng)的連接有耗熱計量表1至耗熱計量表n，耗熱計量表1 至耗熱計量表n通過電力線與遠(yuǎn)程抄表裝置相連接。遠(yuǎn)程抄表裝置通過電力線分別與控制裝置和專門的空調(diào)電表電費計量裝置相連接。如圖7所示，熱電聯(lián)產(chǎn)機組，由發(fā)電機和適用于熱電聯(lián)產(chǎn)的熱機構(gòu)成， 用于產(chǎn)出電能和熱能。其中鍋爐101燃燒燃料獲得熱能加熱蒸汽，通過蒸汽管道102將飽和熱蒸汽送至透平103獲得機械能，該機械能驅(qū)動交流發(fā)電機104發(fā)出電能，熱電聯(lián) 產(chǎn)機組發(fā)電余熱被送至熱網(wǎng)加熱器105生產(chǎn)采暖用熱水。其中，熱機采用水 蒸汽朗肯循環(huán)，或以水蒸汽朗肯循環(huán)為底層循環(huán)的布雷頓-朗肯熱力聯(lián)合循 環(huán)，其供水溫度可在65 80。C的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。交流發(fā)電機104發(fā)出的電能通過輸電線路112傳送給空調(diào)用戶，空調(diào)熱 泵107在電能的驅(qū)動下為空調(diào)用戶提供熱能。每個空調(diào)用戶端均安裝有空調(diào) 專用電表108，空調(diào)專用電表108僅用于計量空調(diào)熱泵107所消耗的電能。熱網(wǎng)加熱器105生產(chǎn)的采暖用熱水通過熱力管網(wǎng)113傳送給暖器用戶的 熱水式高效散熱器110，熱水式高效散熱器110在熱能的驅(qū)動下為暖器用戶 提供熱能。每個暖器用戶端均安裝有供暖耗熱計量表111，供暖耗熱計量表 111用于計量供曖耗熱量，供暖耗熱計量表包括EN1434電磁式熱計量表和 EN834電子式熱分配表等。遠(yuǎn)程抄表裝置109分別與空調(diào)專用電表108、供暖耗熱計量表111相連 接，獲取空調(diào)專用電表108檢測的耗電量數(shù)據(jù)以及供暖耗熱計量表111檢測 的熱能數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程抄表裝置109將空調(diào)專用電表108計量獲得的耗電量數(shù)據(jù) 編碼，進而通過輸電線路112將電能編碼數(shù)據(jù)發(fā)送給熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)機組的 計算機控制裝置106。遠(yuǎn)程抄表裝置109將供暖耗熱計量表111檢測的熱能 數(shù)據(jù)編碼，進而通過輸電線路112將熱能編碼數(shù)據(jù)發(fā)送給熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)機 組的計算機控制裝置106。計算機控制裝置106對熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電機組進行控制。如圖8所示，計算機控制裝置106包括以下設(shè)備數(shù)據(jù)接收器201，接 收遠(yuǎn)程抄表裝置109傳送的電能編碼數(shù)據(jù)和熱能編碼數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)解碼器202，將接收的電能編碼數(shù)據(jù)和熱能編碼數(shù)據(jù)進行解碼，然 后將解碼以后的數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)存儲器203中，并提交中央處理器(CPU) 204處理。中央處理器204中最佳工作點計算獲取單元，用于加和接收到的各個采 暖熱負(fù)荷用戶的耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)，獲得熱電聯(lián)產(chǎn)機組所負(fù)載的全體采暖 用戶總的熱負(fù)荷和電負(fù)荷數(shù)據(jù)，并根據(jù)總的耗電數(shù)據(jù)、耗熱數(shù)據(jù)以及熱電聯(lián) 產(chǎn)機組的電能產(chǎn)量和熱能產(chǎn)量的關(guān)系計算獲取所述的最佳工作點數(shù)據(jù)；最佳 工作點運行指令控制調(diào)度單元，用于根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)發(fā)出熱電聯(lián) 產(chǎn)機組的運行指令，進行熱電機組運行狀態(tài)調(diào)控。另可通過人機交互設(shè)備205 實時了解熱電機組運行狀況，通過鼠標(biāo)與鍵盤等輸入設(shè)備發(fā)出熱電機組的人 工調(diào)控指令。觸發(fā)驅(qū)動單元，用于將熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行指令轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的 電路執(zhí)行信號，激勵相應(yīng)的電路動作。熱電機組運行調(diào)控指令經(jīng)過光耦合式 保護隔離電路206、驅(qū)動電路207，觸發(fā)電力電子主電路傳動裝置208，控制、 調(diào)節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)機組的燃料進給量和熱機的抽汽量，從而調(diào)節(jié)控制熱電機組電 能、熱能的生產(chǎn)量。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB-12021.3-2004，空調(diào)熱泵107的制熱性能系數(shù)CO戶值 》2.5?？照{(diào)熱泵107通過消耗電能提供采暖熱能。空調(diào)專用電表108，通 過導(dǎo)線單獨與空調(diào)熱泵107單獨連接，空調(diào)專用電表108包括電壓、電流互感器、數(shù)據(jù)存儲器、數(shù)據(jù)顯示器，用于獨立計量所連接空調(diào)熱泵的耗電量。如圖9所示，遠(yuǎn)程抄表裝置109包括數(shù)據(jù)編碼器301 (例如數(shù)據(jù)處理 芯片ES16T)，數(shù)據(jù)收發(fā)器302，低壓電力線載波通訊裝置303 (例如XIO技 術(shù)——電力載波通訊協(xié)議)，電力傳輸線304。需要指出，本發(fā)明采用基于電 力線的遠(yuǎn)程抄表裝置實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能；然而并不僅僅局限此，也可以采用 其他方式，例如GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸裝置與方式，或者基于Internet的數(shù)據(jù)傳輸方式。輸電線路112連接所述的發(fā)電機和空調(diào)熱泵。用以將熱電廠生產(chǎn)的電能傳輸給居民用戶。輸電線路112還作為一種通信介質(zhì)，按照設(shè)定的通訊協(xié)議， 將采暖熱、電計量結(jié)果的編碼數(shù)據(jù)傳送給位于熱電廠處的計算機控制裝置106。熱力管網(wǎng)113，將熱網(wǎng)加熱器105生產(chǎn)的熱水送至居民用戶的散熱器中 作供暖用途。供熱水溫度不小于65'C。熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)機組計算機控制裝置106的數(shù)據(jù)存儲器203長期累積儲 存數(shù)據(jù)，建立居民采暖負(fù)荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫，幫助新的熱電聯(lián)產(chǎn)區(qū)域集中供暖規(guī) 劃減少冬夏熱負(fù)荷差距。將采暖用戶分為空調(diào)耗電采暖用戶和熱水式散熱器 采暖用戶；熱電廠產(chǎn)出電能和熱能，分別為上述兩種采暖熱負(fù)荷用戶提供用 能量需求。根據(jù)夏季熱負(fù)荷值，結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)機組額定輸出電能與熱能，初 步選擇熱電機組。再根據(jù)所述空調(diào)耗電采暖用戶的空調(diào)熱泵平均COP值， 結(jié)合初選熱電機組的熱能和電能輸出函數(shù)關(guān)系，確定各熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能 和熱能產(chǎn)出的最佳工作點，對比初選熱電機組的額定工作點，選擇最接近其 額定工作點的那一種熱電機組。而對于運行熱電機組的控制調(diào)節(jié)，利用上述 方法， 一方面可以調(diào)節(jié)空調(diào)熱泵采暖用戶與熱水式散熱器采暖用戶的構(gòu)成， 以達(dá)到最佳工作點，另外一方面可以調(diào)節(jié)熱電廠機組的運行工況，得到新的 最佳工作點，以匹配熱負(fù)荷和電負(fù)荷的需要。計算方法以數(shù)學(xué)公式表達(dá)如下:(1) <formula>formula see original document page 12</formula>(2)<formula>formula see original document page 12</formula>(3)<formula>formula see original document page 12</formula>確定所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點；其中， 五為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能產(chǎn)量； //為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱能產(chǎn)量； 丄w為熱電廠采暖熱負(fù)荷用戶的總熱負(fù)荷量； 五r為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的最佳工作點電能產(chǎn)量；//r為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的最佳工作點熱能產(chǎn)量； /(A)為// = /(￡)在點(&,刷處的一階導(dǎo)數(shù)值。根據(jù)所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點，得出空調(diào)耗 電采暖用戶和熱水式散熱器采暖用戶的比例。完成熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃。根據(jù)式(1) — (3)編寫的控制程序，自動發(fā)出運行指令，進行熱電機 組運行狀態(tài)調(diào)控。另可通過人機交互設(shè)205,實時了解熱電機組運行狀況， 通過鼠標(biāo)與鍵盤等輸入設(shè)備人工發(fā)出運熱電機組行調(diào)控指令。熱電機組運行 調(diào)控指令經(jīng)過，光耦合式保護隔離電路206，驅(qū)動電路207，觸發(fā)電力電子主 電路傳動裝置208，控制熱電機組101-105的運行方式，調(diào)節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)機組 的燃料進給量和熱機的抽汽量、壓力和溫度，用以調(diào)節(jié)熱電機組電能、熱能 生產(chǎn)量。令所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組滿足居民采暖負(fù)荷變化的需求，運行在其最 佳工作工況附近。上述的熱電廠熱電聯(lián)產(chǎn)規(guī)劃與控制調(diào)節(jié)方法不再局限于"以熱定電"的 原則，而是根據(jù)采暖用戶的熱負(fù)荷需求，結(jié)合電力驅(qū)動空調(diào)熱泵采暖，提出 熱電機組的規(guī)劃方案，有效減少熱電廠冬、夏熱負(fù)荷巨大差距，分別提高熱 電廠冬、夏兩季的運行效率。并且提出熱電聯(lián)產(chǎn)"等效熱電比"的定義方法式中，￡。和//。分別為熱電聯(lián)產(chǎn)的實際發(fā)電量和供熱量；五a為熱電廠負(fù) 責(zé)的空調(diào)取暖用戶的用電量。如圖10所示，根據(jù)空調(diào)專用電表108，提出空調(diào)采暖用電獨立計費系統(tǒng)。 熱電廠將生產(chǎn)的電能經(jīng)電力線112傳輸出售給電力公司，由電力公司提供電 能給空調(diào)耗電采暖用戶，并對該部分空調(diào)采暖耗電量進行單獨計量?？照{(diào)專 用電表108，通過導(dǎo)線單獨與空調(diào)熱泵107單獨連接，經(jīng)電壓和電流互感器 獲得空調(diào)采暖用電數(shù)據(jù)，保存于數(shù)據(jù)存儲器中，并可通過電子式或者機械式 數(shù)據(jù)顯示器査詢累計的空調(diào)采暖耗電量。電力公司根據(jù)單獨計量的空調(diào)采暖耗電量向用戶收取采暖用電費。該采暖電費的單位電價費率與普通居民電費 費率相互區(qū)別而不同，該采暖單位電價費率的計算方法如下-(5) i e =i A xCO尸o;其中A為單位熱價費率元/焦耳；仏為單位采暖電價費率元/焦耳。 CO尸。為國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最低空調(diào)熱泵性能系數(shù)。 實施例2熱電廠根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)能力，規(guī)定冬季居民采暖熱負(fù)荷用戶中，集中 供暖用戶與電驅(qū)動空調(diào)采暖用戶的比例。 一部分用戶不加入集中供暖，而是 采用高C(9尸值的空調(diào)采暖;而另一部分用戶則依然選擇使用集中供暖的采暖 方式。并由圖7所示的計算機控制裝置106控制熱電聯(lián)產(chǎn)機組工作在最佳工 作點功率附近。熱電廠的熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)出電能和熱能；根據(jù)熱電廠產(chǎn)出電能和熱能的 能力，得出該熱電廠采暖熱負(fù)荷用戶的總熱負(fù)荷量；將熱電廠采暖熱負(fù)荷用 戶分為空調(diào)耗電采暖用戶和暖器耗熱采暖用戶；根據(jù)空調(diào)耗電采暖用戶的空 調(diào)CO尸值確定所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點；根據(jù)熱電 聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點，得出空調(diào)耗電采暖用戶和暖器耗 熱采暖用戶的比例，使熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行在額定工況附近。以50萬平米建筑面積供暖為例，供暖期從前一年的11月15日到次年3 月15日，共計4個月。而非供暖季從6月到9月，共計8個月。針對該區(qū) 域的供曖規(guī)劃有如下兩種方案作比較。方案一設(shè)計完全由熱水式散熱器供暖，配置1臺蒸汽輪機發(fā)電裝置，其 供暖參數(shù)為(lMPa) 30t/hr，相應(yīng)的發(fā)電功率6麗，熱電比約4?？梢园l(fā)現(xiàn)， 采暖季和非采暖季之間，有最大30t/hr的熱負(fù)荷需求差異。方案二設(shè)計根據(jù)本發(fā)明提出的熱電聯(lián)產(chǎn)供暖方法，配置1臺蒸汽輪機發(fā) 電裝置，其供暖參數(shù)為(lMPa) 12t/hr，相應(yīng)的發(fā)電功率10MW，熱電比為1。 采暖季和非采暖季之間，有最大12t/hr的熱負(fù)荷需求差異，相比方案一縮小了熱負(fù)荷差距。在空調(diào)熱泵最低值COP二2. 5時，最多需要提供3. 8MW電能驅(qū) 動空調(diào)熱泵采暖釆暖，還剩余6.2MW的電功率?？梢园l(fā)電能力高于方案一， 如果使用更高COiM直的空調(diào)熱泵采暖，還會盈余更多電能，達(dá)到了節(jié)能的目 的。等效熱電比為3.4，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。高效能的空調(diào)熱泵采暖的引入，縮 小了傳統(tǒng)的熱水式散熱器采暖系統(tǒng)的采暖季與非采暖季供熱負(fù)荷差距。將耗 電供暖量計入熱電廠的供暖負(fù)荷，熱電聯(lián)產(chǎn)的"等效熱電比"完全達(dá)到國家 規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，熱電聯(lián)產(chǎn)始全年保持高效率運行，熱電廠節(jié)能效果和經(jīng)濟效益均 良好。對于同一熱電機組的供暖運行控制，通過供暖耗熱計量表111分戶計量 供暖耗熱量，空調(diào)專用電表108獨立計量所連接空調(diào)熱泵的耗電量，采暖耗 能量遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)109，通過電力線信道112將編碼數(shù)據(jù)發(fā)送給熱電廠熱電 聯(lián)產(chǎn)機組計算機控制系統(tǒng)106，控制調(diào)節(jié)熱電機組101-105的運行方式，調(diào) 整供熱量和供電量，以實現(xiàn)高效節(jié)能運行的目的。實施例3發(fā)電功率與供熱功率必須滿足一定函數(shù)關(guān)系，根據(jù)能量守恒原理，當(dāng)輸入能量相同時，增加發(fā)電量，必將減少供熱量。而采暖總供熱量，可以由熱泵采暖與集中供暖加和而得到。如下式表示總供暖量h與其他變量的關(guān)系-丄A =c<9^xi: + //一小區(qū)的冬季采暖需求負(fù)荷由某型熱電聯(lián)產(chǎn)機組滿足，該機組供電功 率、供熱功率之間的函數(shù)關(guān)系如下，單位，兆瓦(匿)。7/ = -0.25x￡2 -1.5x￡ + 8取0 尸=2.5，則_/'(￡,)=—(_ 0.5 x￡r -1.5) =0^ = 2.5 求得￡,=2 =-0.25x22 -1.5x2 + 8 = 4 則該機組總供暖量^,隨=2."2 + 4=9當(dāng)發(fā)電功率^>2,或者^<2 MW，總供暖量都小于9 MW。則該熱電聯(lián)產(chǎn)機組最大供暖能力為9 MW。當(dāng)該型熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行工況改變時，該機組供電功率、供熱功率之間 的函數(shù)關(guān)系變化為如下式所示，單位，兆瓦(麗)。仍取<formula>formula see original document page 16</formula>求得^ =2.5 = _0.3 x 2.52 - 2.5 + 6 = 2.625 則該機組總供暖量A,薩=2.5 x 2.5 +1.625=7.875當(dāng)發(fā)電功率盡>2'5麗，或者^<2'5麗，總供暖量都小于7. 875 MW。 則該熱電聯(lián)產(chǎn)機組最大供暖能力為7.875 MW。由上述兩種熱電聯(lián)產(chǎn)運行工況的計算實例可以看出，應(yīng)用本方法規(guī)劃控 制調(diào)節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行方式，令熱電聯(lián)產(chǎn)機組工作在最佳工作點，可以 獲得最大的能源利用效率。本發(fā)明另外的優(yōu)點表現(xiàn)為，目前集中供暖的分戶計量，存在著技術(shù)與資 金兩大問題。現(xiàn)在研制的分戶計量表雖然已進入了第5代，但精確度差距仍 然很大，而要做到一戶一表一閥供暖與計量，需要在屋內(nèi)重新鋪設(shè)熱管網(wǎng)， 改造費用約65元 80元/m2 (按2004年價格標(biāo)注)，按照相關(guān)規(guī)定，這些費 用將由用戶承擔(dān)?，F(xiàn)有空調(diào)單獨計量系統(tǒng)的建造費用約200元/戶，遠(yuǎn)低于集 中供暖分戶計量系統(tǒng)的投資。而空調(diào)采暖用電的獨立計量和計費，也使得空 調(diào)采暖成本與熱水式散熱器采暖一致。所以，空調(diào)用電采暖獨立計費系統(tǒng)可 以降低供熱設(shè)施的建設(shè)成本，減少空調(diào)采暖的使用成本，減少居民經(jīng)濟負(fù)擔(dān)， 提高空調(diào)的使用率。因為縮小了采暖供熱負(fù)荷差距，減少了熱吸收式制冷機的投資、維護成 本。而采用空調(diào)用電采暖，不必鋪設(shè)供熱管道，減少了供熱管網(wǎng)的建設(shè)、維 護成本。因為空調(diào)采暖的加入，會使某些不存在集中供暖地區(qū)冬季配電負(fù)荷增加，但是考慮到夏季用電峰值的存在，所以配電擴容成本可以忽略，所以 沒有供電成本增加，而且還增加了電網(wǎng)利用率。以上具體實施方式
僅用于說明本發(fā)明，而非用于限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1. 一種熱電聯(lián)產(chǎn)供能系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產(chǎn)機組，用于產(chǎn)出電能和熱能；空調(diào)器，通過電力線與所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組相耦合，并由所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生的電能驅(qū)動所述空調(diào)器的熱泵產(chǎn)生熱能；空調(diào)電表，與所述的空調(diào)器相耦合，專門用于檢測計量所述空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)；控制裝置，用于根據(jù)所述的耗電數(shù)據(jù)和相關(guān)的熱能數(shù)據(jù)獲取所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)控制所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)還包括 散熱器，通過供暖管道與所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組相耦合，并由所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組加熱的水或蒸汽流入所述散熱器產(chǎn)生熱能；耗熱計量表，與所述的散熱器相耦合，用于檢測所述散熱器的耗熱數(shù)據(jù)； 所述的控制裝置根據(jù)所述的耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)獲取所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)控制所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的控制裝置包括-數(shù)據(jù)接收單元，用于接收所述的耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)存儲單元，用于對所述的耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)進行存儲； 最佳工作點計算獲取單元，用于根據(jù)所述的耗電數(shù)據(jù)、耗熱數(shù)據(jù)以及熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能產(chǎn)量和熱能產(chǎn)量的關(guān)系獲取所述的最佳工作點數(shù)據(jù)；控制調(diào)度單元，用于根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)發(fā)出熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行 指令；觸發(fā)驅(qū)動單元，用于將熱電聯(lián)產(chǎn)機組的運行指令轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電路執(zhí)行信 號，激勵相應(yīng)的電路動作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征是，所述空調(diào)器的制熱性能系數(shù)COP值大于等于2. 5。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)還包括遠(yuǎn)程抄 表裝置所述的遠(yuǎn)程抄表裝置分別與所述的空調(diào)電表和耗熱計量表相連接，用于接 收和處理所述空調(diào)電表檢測的空調(diào)熱泵的耗電數(shù)據(jù)和耗熱計量表檢測的散熱 器耗熱數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的遠(yuǎn)程抄表裝置與所述 的控制裝置相連接，所述的遠(yuǎn)程抄表裝置將所述空調(diào)電表檢測的空調(diào)熱泵的耗 電數(shù)據(jù)和耗熱計量表檢測的散熱器耗熱數(shù)據(jù)傳送給所述的控制裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的系統(tǒng)，其特征是，所述的系統(tǒng)還包括電 費計量裝置，用于對所述空調(diào)中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)進行計費處理。
8. —種熱電聯(lián)產(chǎn)供能方法，其特征是，所述的方法包括 由熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)出電能和熱能；將所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生的電能驅(qū)動采暖用戶端空調(diào)器的熱泵產(chǎn)生熱能； 檢測出所述空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的耗電數(shù)據(jù)和相關(guān)熱能數(shù)據(jù)獲取所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱 能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的最佳工作點數(shù)據(jù)控制所述的熱電聯(lián)產(chǎn) 機組運行。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，所述的方法還包括 將所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組加熱的水或蒸汽通過供熱管道流入采暖用戶端的散熱器產(chǎn)生熱能；檢測出所述散熱器的耗熱數(shù)據(jù)；根據(jù)所述的耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù) 據(jù)獲取所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述的 最佳工作點數(shù)據(jù)控制所述的熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，獲取所述熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電 能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)包括以下公式(3)(1) =(2) ^ 二C(9尸x五+ 7/ ; 其中，￡為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能產(chǎn)量；//為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱能產(chǎn)量；"為熱電廠采暖熱負(fù)荷用戶的總熱負(fù)荷量；K為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的最佳工作點電能產(chǎn)量；雙為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的最佳工作點熱能產(chǎn)量；/(A)為H = K幻在點(^，/A)處的一階導(dǎo)數(shù)值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，對所述空調(diào)電表檢測的空調(diào) 熱泵的耗電數(shù)據(jù)和耗熱計量表檢測的散熱器耗熱數(shù)據(jù)進行遠(yuǎn)程抄表；并對所述空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)進行單獨計費處理。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征是，對所述空調(diào)器中的熱泵的 耗電數(shù)據(jù)進行單獨計費處理的計算公式為(4) & -AxCO尸o其中A為單位熱價，凡為單位電價；^為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能產(chǎn)量；//為 熱電聯(lián)產(chǎn)機組的熱能產(chǎn)量。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，熱電聯(lián)產(chǎn)等效熱電比&"o 由下述公式獲得 i/。+CO尸X五。式中，A和M分別為熱電聯(lián)產(chǎn)的實際發(fā)電量和供熱量；^a為熱電廠負(fù)責(zé)的 空調(diào)取暖用戶的用電量。
全文摘要
本發(fā)明為一種熱電聯(lián)產(chǎn)供能方法及系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括熱電聯(lián)產(chǎn)機組，用于產(chǎn)出電能和熱能；空調(diào)器，通過電力線與熱電聯(lián)產(chǎn)機組相耦合，并由熱電聯(lián)產(chǎn)機組產(chǎn)生的電能驅(qū)動空調(diào)器的熱泵產(chǎn)生熱能；空調(diào)電表，與空調(diào)器相耦合，專門用于檢測計量空調(diào)器中的熱泵的耗電數(shù)據(jù)；控制裝置，用于根據(jù)耗電數(shù)據(jù)和耗熱數(shù)據(jù)獲取熱電聯(lián)產(chǎn)機組的電能和熱能產(chǎn)出的最佳工作點數(shù)據(jù)，并根據(jù)最佳工作點數(shù)據(jù)控制熱電聯(lián)產(chǎn)機組運行。采用上述系統(tǒng)，將居民采暖用戶劃分為空調(diào)熱泵采暖用戶和熱水式散熱器集中供暖用戶，由熱電聯(lián)產(chǎn)向上述采暖用戶分別提供電能和熱能供其冬季采暖需要，以減少熱電廠冬、夏兩季的熱負(fù)荷差異，提高熱電廠能源利用效率和經(jīng)濟收益。
文檔編號F24D19/10GK101275763SQ20081001811
公開日2008年10月1日 申請日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
發(fā)明者鍇 吳, 成永紅, 媛 趙, 龍虹毓 申請人:西安交通大學(xué)