專利名稱：利用太陽能發(fā)電的水源熱泵冷電聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)及調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及城市綜合能源供應(yīng)系統(tǒng)，尤其涉及一種利用對冷負荷的調(diào)度實現(xiàn)電力系統(tǒng)最優(yōu)化控制的方法。
背景技術(shù)：
由于我國經(jīng)濟的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，電力系統(tǒng)存在的電力峰谷差在逐年增長。電力峰谷差拉大使電力設(shè)備平均利用小時數(shù)下降，發(fā)電效率下降，經(jīng)濟效益降低，電網(wǎng)安全運行受到巨大威脅。現(xiàn)在電網(wǎng)調(diào)峰主要采用純凝式火電機組，但其特點是容量不足、 能耗巨大、經(jīng)濟性差；而抽凝式熱電聯(lián)機組按有關(guān)的規(guī)定，以“以熱定電”方式運行，造成電力負荷低谷期發(fā)電量過剩，而電力負荷高峰期發(fā)電量不足。圖1為電力負荷曲線。水源熱泵產(chǎn)出的采暖熱水，由于輸送距離及熱水流速的限制，送達用戶具有一定的距離，而產(chǎn)出的電力則可以瞬間到達用戶；現(xiàn)有技術(shù)中，沒有根據(jù)水源熱泵與用戶之間的距離，合理對水源熱泵進行調(diào)度控制的系統(tǒng)及方法，使得調(diào)度更加的及時、準(zhǔn)確，避免浪費能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是建立一種對用戶制冷的機組聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)及調(diào)度方法，利用太陽能發(fā)出的電量驅(qū)動水源熱泵，使之產(chǎn)出熱水。水源熱泵產(chǎn)出的熱水制冷后得到冷水，采用該冷水通過風(fēng)機盤管對用戶進行制冷，當(dāng)需要降低水流供應(yīng)量時，通過空調(diào)進行制冷，補充由于降低水流供應(yīng)量導(dǎo)致的制冷不足。該系統(tǒng)根據(jù)水源熱泵與用戶之間的距離，合理對水源熱泵冷出力量和耗電量，以及空調(diào)用戶的耗電量和制冷量進行控制，調(diào)節(jié)在用電高峰和低谷時的能耗。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種對用戶制冷的機組聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，包括供給側(cè)設(shè)備、檢測及控制設(shè)備和多個用戶側(cè)設(shè)備；供給側(cè)設(shè)備包括用于提供熱水的水源熱泵和發(fā)電的太陽能發(fā)電機組，以及水源熱泵熱水出口處安裝的集中式熱吸收式制冷機以使水源熱泵能夠提供冷水；每個用戶側(cè)設(shè)備包括由上述機組發(fā)出的電力驅(qū)動的制冷裝置；風(fēng)機盤管，由上述制冷機提供冷水制冷；非制冷耗電裝置；檢測及控制設(shè)備包括遠程集中控制器，采集一段時間內(nèi)的以下數(shù)據(jù)所述水源熱泵的冷水出力量和耗電量；太陽能發(fā)電機組的發(fā)電出力；冷水的耗能量；每個用戶與熱源即上述水源熱泵之間的距離；綜合調(diào)度控制裝置，根據(jù)上述距離，計算下一時段由于減少冷水供應(yīng)導(dǎo)致的風(fēng)機盤管中的冷水供應(yīng)不足的量，該供應(yīng)不足的量用所述制冷裝置的制冷量來補充，即制冷裝置耗電制冷；根據(jù)水源熱泵和熱泵裝置的耗電量，計算下一時段太陽能的等效發(fā)電功率，使該等效發(fā)電功率與太陽能發(fā)電機組發(fā)出的目標(biāo)電力相接近，從而得到水源熱泵的冷水出力量控制信號、耗電量信號及制冷裝置用電量控制信號和制冷量信號；遠程集中控制器根據(jù)水源熱泵的水流出力控制信號或耗電量信號，控制水源熱泵的冷水出力量和耗電量；并根據(jù)制冷裝置用電量控制信號和制冷量信號分別控制制冷裝置制冷量和關(guān)閉風(fēng)機盤管量。所述制冷裝置為空調(diào)。所述遠程集中控制器包括第一遠程控集中制器和第二遠程控集中制器，第一遠程集中控制器采集供給側(cè)設(shè)備的信息，第二遠程集中控制器采集用戶側(cè)設(shè)備的信息。所述檢測和控制設(shè)備還包括檢測所述耗電裝置耗電量的電表；控制所述制冷裝置的制冷量的遙控開關(guān)；用于檢測所述風(fēng)機盤管冷水消耗的數(shù)據(jù)的消耗計量表；控制風(fēng)機盤管的水流閥門遙控開關(guān)；水源熱泵的控制執(zhí)行裝置。所述綜合調(diào)度控制裝置包括接收用戶非制冷耗電數(shù)據(jù)、用戶冷水消耗數(shù)據(jù)、用戶管道距離信息、水源熱泵的冷水出力量和耗電量、太陽能發(fā)電機組的發(fā)電出力量的發(fā)電出力電量的第一數(shù)據(jù)接收單元；將接收到的所有數(shù)據(jù)進行解碼的數(shù)據(jù)解碼器單元；對解碼后的所有數(shù)據(jù)進行存儲的數(shù)據(jù)存儲器單元；生成調(diào)度控制信號的調(diào)度控制信號計算單元；將所述調(diào)度控制信號進行編碼的信號編碼器；及將編碼后的調(diào)度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器、第二遠程集中控制器的發(fā)送單元。所述控制執(zhí)行裝置包括調(diào)度控制信號收發(fā)編碼存儲器、驅(qū)動電路及控制裝置，所述調(diào)度控制信號經(jīng)調(diào)度控制信號收發(fā)編碼存儲器解碼以后生成水源熱泵調(diào)度控制指令，經(jīng)過驅(qū)動電路輸出的信號觸發(fā)控制裝置，控制裝置再控制水源熱泵的閥門動作。綜合調(diào)度控制裝置通過電力光纖與云計算計算服務(wù)系統(tǒng)連接，對采集的數(shù)據(jù)進行
云計算。第二遠程集中控制器包括依次連接的空調(diào)電表脈沖計數(shù)器、冷水流量脈沖計數(shù)器、編碼存儲器，及相互連接的控制信號接收解碼器和遙控信號發(fā)生器。還提出了一種針對上述調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度控制方法，對機組進行合理地調(diào)度控制?，F(xiàn)對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于將太陽能的發(fā)電出力預(yù)測值與發(fā)電出力的實際值相接近，避免浪費太陽能，同時使得調(diào)度更加的及時、準(zhǔn)確。


圖1為本發(fā)明的熱電聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)電路圖；圖2為第二遠程集中控制器的組成圖；圖3為水源熱泵控制執(zhí)行裝置118的組成圖；圖4為綜合調(diào)度控制裝置115的組成圖；圖5為云計算計算服務(wù)系統(tǒng)917的連接圖；圖6(a)，(b)，(c)分別是太陽能實際發(fā)電曲線，預(yù)測的太陽能發(fā)電曲線和等效后的太陽能發(fā)電曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。請參照圖1所示，本發(fā)明的一種熱電聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)包括供給側(cè)設(shè)備、檢測及控制設(shè)備和用戶側(cè)設(shè)備。供給側(cè)設(shè)備包括用于產(chǎn)出熱水的水源熱泵和發(fā)電的太陽能發(fā)電機組B，以及熱水出口處安裝的集中式熱吸收式制冷機用于輸出冷水；該機組在其減小熱水供應(yīng)量時，只能夠提高發(fā)電量；用戶側(cè)設(shè)備包括通過電力電纜113與所述太陽能發(fā)電機組并聯(lián)的空調(diào)器108，所述空調(diào)器108由所述太陽能發(fā)電機組產(chǎn)生的電能驅(qū)動而制冷；以及太陽能發(fā)電機組供電的非制冷耗電裝置 (附圖1中未畫出)；通過管道114與所述水源熱泵的冷水出水口相連接的風(fēng)機盤管110，由水源熱泵提供冷水制冷；檢測及控制設(shè)備包括電能表109，用于檢測耗電數(shù)據(jù)；控制空調(diào)器108的空調(diào)器遙控開關(guān)117 ；風(fēng)機盤管水流消耗計量表111，用于檢測所述風(fēng)機盤管110水流消耗的數(shù)據(jù)；控制風(fēng)機盤管110的流水閥門遙控開關(guān)116 ；第一遠程集中控制器1121，采集水源熱泵的冷出力量和耗電量、太陽能發(fā)電裝置的發(fā)電出力量；并傳送給綜合調(diào)度控制裝置115 ；第二遠程集中控制器1122，采集所述空調(diào)器熱泵專用電能表109檢測的耗電數(shù)據(jù)；記載風(fēng)機盤管110與水源熱泵之間的管道距離信息；采集風(fēng)機盤管水流消耗計量表111 檢測的水流消耗數(shù)據(jù)；然后再將空調(diào)器的耗電數(shù)據(jù)、風(fēng)機盤管110的管道距離信息、水流消耗數(shù)據(jù)傳送給綜合調(diào)度控制裝置115 ；綜合調(diào)度控制裝置115，由水源熱泵的冷水流量和耗電量、用戶的風(fēng)機盤管110的管道距離信息、用戶的非制冷用電數(shù)據(jù)，生成調(diào)度控制信號；第一遠程集中控制器1121接收綜合調(diào)度控制裝置115所發(fā)出的調(diào)度控制信號，并用該調(diào)度控制信號控制水源熱泵的控制執(zhí)行裝置118動作；第二遠程集中控制器1122接收綜合調(diào)度控制裝置115所發(fā)出的調(diào)度控制信號，并用該調(diào)度控制信號分別驅(qū)動空調(diào)器遙控開關(guān)117、風(fēng)機盤管流水閥門遙控開關(guān)116執(zhí)行開關(guān)機動作；在水源熱泵的熱水出水口處安裝的集中式熱吸收式制冷機(附圖1中未畫出)，將熱水制冷后送到風(fēng)機盤管110用于制冷。請參照圖1，所述電能表109與所述空調(diào)器108耦合；空調(diào)器遙控開關(guān)117連接空調(diào)器108，用于控制空調(diào)器108的開關(guān)。電能表109通過導(dǎo)線與空調(diào)器108單獨連接，用于檢測所述空調(diào)器108制冷的耗電數(shù)據(jù)。所述水流消耗計量表111，與所述風(fēng)機盤管110相耦合，用于檢測所風(fēng)機盤管110的制冷耗能數(shù)據(jù)。所述風(fēng)機盤管110設(shè)有開關(guān)閥門⑥。第二遠程集中控制器1122，采集空調(diào)器專用電能表109檢測的耗電數(shù)據(jù)并傳送給綜合調(diào)度控制裝置115 ；采集風(fēng)機盤管水流消耗計量表111檢測的水流消耗數(shù)據(jù)，并記載該風(fēng)機盤管110與水源熱泵之間管道距離信息，然后再將冷水消耗數(shù)據(jù)和管道距離信息傳送給綜合調(diào)度控制裝置115。請參照圖2所示，第二遠程集中控制器1122包括空調(diào)電表脈沖計數(shù)器、非制冷電表脈沖計數(shù)器(未圖示)、水流量脈沖計數(shù)器、脈沖信號編碼轉(zhuǎn)換器、計量信號放大發(fā)射器， 控制信號接收解碼器和控制信號遙控發(fā)射器；空調(diào)電表脈沖計數(shù)器連接空調(diào)器專用電能表109，用于檢測空調(diào)器專用電能表109檢測的耗電數(shù)據(jù)，空調(diào)電表脈沖計數(shù)器檢測得到的耗電數(shù)據(jù)脈沖信號編碼轉(zhuǎn)換器及計量信號放大發(fā)射器處理后傳送至綜合調(diào)度控制裝置115 ；非制冷電表脈沖計數(shù)器連接用戶非制冷電表，用于檢測用戶非制冷耗電數(shù)據(jù) (即，除空調(diào)制冷耗電以外的用戶耗電數(shù)據(jù))，用戶非制冷耗電數(shù)據(jù)經(jīng)過脈沖信號編碼轉(zhuǎn)換器及計量信號放大發(fā)射器處理后傳送至綜合調(diào)度控制裝置115 ；水流量脈沖計數(shù)器連接水流消耗計量表111，用于檢測水流消耗計量表111的流量數(shù)據(jù)，流量數(shù)據(jù)經(jīng)過脈沖信號編碼轉(zhuǎn)換器及計量信號放大發(fā)射器處理后和風(fēng)機盤管110 與水源熱泵之間的管道距離信息傳送至綜合調(diào)度控制裝置115 ；控制信號接收解碼器，接收綜合調(diào)度控制裝置115發(fā)出的調(diào)度控制信息并進行解碼，然后通過控制信號遙控發(fā)射器將控制信號發(fā)送給空調(diào)器遙控開關(guān)117、流水閥門遙控開關(guān)116執(zhí)行動作。請參照圖3所示，機組控制執(zhí)行裝置118包括調(diào)度控制信號收發(fā)編碼存儲器302、 驅(qū)動電路303及控制裝置304，所述調(diào)度控制信號經(jīng)調(diào)度控制信號收發(fā)編碼存儲器302解碼以后生成機組調(diào)度控制指令，經(jīng)過驅(qū)動電路303輸出的動信號觸發(fā)控制裝置304，控制裝置 304再控制水源熱泵的閥門動作。請參照圖4，綜合調(diào)度控制裝置115包括接收用戶非制冷耗電數(shù)據(jù)、用戶水流消耗數(shù)據(jù)、用戶管道距離信息、水源熱泵的冷水流量和耗電量、太陽能發(fā)電機組發(fā)電出力量的第一數(shù)據(jù)接收單元201 ；將接收到的所有數(shù)據(jù)進行解碼的數(shù)據(jù)解碼器單元202 ；對解碼后的所有數(shù)據(jù)進行存儲的數(shù)據(jù)存儲器單元 203 ；生成調(diào)度控制信號的調(diào)度控制信號計算單元204 ；將所述調(diào)度控制信號進行編碼的信號編碼器205 ；及將編碼后的調(diào)度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器1121、第二遠程集中控制器1122的發(fā)送單元206。請參照圖5，綜合調(diào)度控制裝置115通過電力光纖120與云計算計算服務(wù)系統(tǒng)917 連接，并驅(qū)動云計算計算服務(wù)系統(tǒng)917計算，以獲得調(diào)度控制信號；綜合調(diào)度控制裝置115 通過電力光纖120接收云計算計算服務(wù)系統(tǒng)917計算獲得的調(diào)度控制信號，然后經(jīng)由電力電纜或無線傳輸方式發(fā)布該調(diào)度控制信號給第一遠程集中控制器、第二遠程集中控制器。本發(fā)明調(diào)度系統(tǒng)的調(diào)度方法包括以下步驟2研究步驟i.測量(1)測量供給側(cè)(2) a)水源熱泵的耗電量Pwshp和恒定制冷出力功率即額定功率Hwshp ；(3)b)0 M號太陽能發(fā)電機組以前各時段的發(fā)電出力尸廠⑴，j = 0 M ；(2)測量用戶側(cè)(i = 0 N)；a) 0 N個用戶距機組的管道距離Si ；以Δ T為采樣周期，采集0 T時間段內(nèi)以下數(shù)據(jù)b) 0 N個用戶以前各時段的冷水消耗功率Hi (t)；c)0 N個用戶以前各時段的空調(diào)的裝機容量只EHP.ii 計算
(1)計算太陽能發(fā)電機組以前總出力
權(quán)利要求
1.一種對用戶制冷的機組聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括供給側(cè)設(shè)備、檢測及控制設(shè)備和多個用戶側(cè)設(shè)備；供給側(cè)設(shè)備包括用于提供熱水的水源熱泵(A)和發(fā)電的太陽能發(fā)電機組(B)，以及水源熱泵熱水出口處安裝的集中式熱吸收式制冷機以使水源熱泵能夠提供冷水；每個用戶側(cè)設(shè)備包括由上述機組發(fā)出的電力驅(qū)動的制冷裝置(108)；風(fēng)機盤管 (110)，由上述制冷機提供冷水制冷；非制冷耗電裝置； 檢測及控制設(shè)備包括遠程集中控制器，采集一段時間內(nèi)的以下數(shù)據(jù)所述水源熱泵的冷水出力量和耗電量； 太陽能發(fā)電機組的發(fā)電出力量；冷水的耗能量；每個用戶與熱源即上述水源熱泵之間的距離 ；綜合調(diào)度控制裝置(115)，根據(jù)上述距離，計算下一時段由于減少冷水供應(yīng)導(dǎo)致的風(fēng)機盤管中的冷水供應(yīng)不足的量，該供應(yīng)不足的量用所述制冷裝置的制冷量來補充，即制冷裝置耗電制冷；根據(jù)水源熱泵和熱泵裝置的耗電量，計算下一時段太陽能的等效發(fā)電功率，使該等效發(fā)電功率與太陽能發(fā)電機組發(fā)出的目標(biāo)電力相接近，從而得到水源熱泵的冷水出力量控制信號、耗電量信號及制冷裝置用電量控制信號和制冷量信號；遠程集中控制器根據(jù)水源熱泵的冷水出力量控制信號或耗電量信號，控制水源熱泵的冷水出力量和耗電量；并根據(jù)制冷裝置用電量控制信號和制冷量信號分別控制制冷裝置制冷量和關(guān)閉風(fēng)機盤管量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于所述制冷裝置為空調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于所述遠程集中控制器包括第一遠程控集中制器和第二遠程控集中制器，第一遠程集中控制器采集供給側(cè)設(shè)備的信息，第二遠程集中控制器采集用戶側(cè)設(shè)備的信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于所述檢測和控制設(shè)備還包括檢測所述耗電裝置耗電量的電表；控制所述制冷裝置的制冷量的遙控開關(guān)(117)；用于檢測所述風(fēng)機盤管(110)冷水消耗的數(shù)據(jù)的消耗計量表(111)；控制風(fēng)機盤管(110)的水流閥門遙控開關(guān)(116)；水源熱泵的控制執(zhí)行裝置(118)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，所述綜合調(diào)度控制裝置(115)包括接收用戶非制冷耗電數(shù)據(jù)、用戶冷水消耗數(shù)據(jù)、用戶管道距離信息、水源熱泵的冷水出力量和耗電量、太陽能發(fā)電機組的發(fā)電出力量的第一數(shù)據(jù)接收單元(201)； 將接收到的所有數(shù)據(jù)進行解碼的數(shù)據(jù)解碼器單元(202)； 對解碼后的所有數(shù)據(jù)進行存儲的數(shù)據(jù)存儲器單元O03)； 生成調(diào)度控制信號的調(diào)度控制信號計算單元(204)； 將所述調(diào)度控制信號進行編碼的信號編碼器(205)；及將編碼后的調(diào)度控制信號傳遞給第一遠程集中控制器(1121)、第二遠程集中控制器 (1122)的發(fā)送單元(206)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項所述的調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，所述控制執(zhí)行裝置(118) 包括調(diào)度控制信號收發(fā)編碼存儲器(302)、驅(qū)動電路(30 及控制裝置(304)，所述調(diào)度控制信號經(jīng)調(diào)度控制信號收發(fā)編碼存儲器解碼以后生成水源熱泵調(diào)度控制指令，經(jīng)過驅(qū)動電路輸出的信號觸發(fā)控制裝置，控制裝置再控制水源熱泵的閥門動作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，綜合調(diào)度控制裝置(115)通過電力光纖(120)與云計算計算服務(wù)系統(tǒng)(917)連接，對采集的數(shù)據(jù)進行云計算。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，第二遠程集中控制器包括依次連接的空調(diào)電表脈沖計數(shù)器、冷水流量脈沖計數(shù)器、編碼存儲器，及相互連接的控制信號接收解碼器和遙控信號發(fā)生器。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的調(diào)度系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步驟i.測量(1)測量供給側(cè)a)水源熱泵的耗電量Pwshp和恒定制冷出力功率即額定功率Hwshp；b)0 M號太陽能發(fā)電機組以前各時段的發(fā)電出力尸廣⑴，j= 0 M ；(2)測量用戶側(cè)(i=0 N)；a)0 N個用戶距機組的管道距離Si；以Δ T為采樣周期，采集0 T時間段內(nèi)以下數(shù)據(jù)b)0 N個用戶以前各時段的冷水消耗功率Hi(t)；c)0 N個用戶以前各時段的空調(diào)的裝機容量只EHP . ii計算M(1)計算太陽能發(fā)電機組以前總出力
全文摘要
一種調(diào)節(jié)供電和冷水的冷電調(diào)度系統(tǒng)，包括水源熱泵、太陽能發(fā)電機組、水源熱泵熱水出口處安裝的集中式熱吸收式制冷機、空調(diào)器、電能表、風(fēng)機盤管、冷水計量表及采集所述電能表檢測的耗電數(shù)據(jù)及冷水計量表檢測的冷水消耗數(shù)據(jù)的第一和二遠程集中控制器、通過第一和第二程集中控制器控制所述水源熱泵、太陽能發(fā)電機組、空調(diào)器及風(fēng)機盤管運行的調(diào)度控制裝置。本發(fā)明通過采集用戶至機組的管道距離，利用該管道距離合理將供電出力和冷水出力進行調(diào)度，將太陽能的發(fā)電出力預(yù)測值與發(fā)電出力的實際值相接近，避免浪費燃料資源，同時使得調(diào)度更加的及時、準(zhǔn)確。
文檔編號F25B29/00GK102510079SQ20111032432
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月23日
發(fā)明者劉欣宇, 劉波, 劉艷, 楊東嬌, 雷雨 申請人:重慶市電力公司