一种基于微电网的热能管理系统

专利主权项内容

1.一种基于微电网的热能管理系统，其特征在于，包括：信息采集模块，用以对电能信息和热能信息进行采集；信息分析模块，用以根据热能信息进行热能需求分析，得到实时热能需求量，还用以根据热能信息进行热能供给分析，得到实时废热能总量；热能判断模块，用以根据热能供给分析结果对微电网热能状态进行判定，并在微电网热能状态异常时进行热能异常告警；热能管理模块，用以在微电网热能状态正常时，根据电能信息中的用电时段进行电能储能管理，并根据实时负载进行微电网发电管理，还用以根据实时热能需求量和实时废热能总量进行热电联产管理，根据已存储热能进行热能储能管理，并根据热电联产管理结果对微电网发电管理过程进行补偿，根据热能储能管理结果对热电联产管理过程进行调整；反馈优化模块，用以根据有效热能计算能源利用率，并根据能源利用率对管理效率进行反馈，还用以根据管理效率对热能管理过程进行优化；所述信息分析模块设有热能供给分析单元，用以根据热能信息进行热能供给分析，得到实时废热能总量，热能供给分析单元设有热流量公式i = m ×Cp×ΔT，所述热能供给分析单元将废热排放参数输入至数据采集与监控SCADA系统中，利用热流量公式计算出废气的热流量，所述信息分析模块将废气的热流量在各预设单位时段进行积分，得到预设单位时段内的实时废热能总量Q；m 是废气的质量流量，单位为千克/秒，其通过流量传感器测量得到，Cp 是废气的定压比热容，单位为焦耳/(千克·开尔文)，表示单位质量的废气在定压条件下温度升高1开尔文所需的热量，其通常需要根据废气的组成和温度范围进行查表或计算，ΔT 是废气与参考温度之间的温差，单位为开尔文；所述热能判断模块将实时废热能总量Q与预设废热能Q0进行比对，并根据比对结果对微电网热能状态进行判定，其中：当Q≤Q0时，所述热能判断模块判定微电网热能状态正常；当Q＞Q0时，所述热能判断模块判定微电网热能状态异常，并进行热能异常告警，并通过微电网控制器暂停微电网发电；所述热能管理模块设有电能储能管理单元，用以根据用电时段进行电能储能管理，所述电能储能管理单元在微电网热能状态正常时，根据用电时段进行电能储能管理，其中：当用电时段为用电低峰时段时，所述电能储能管理单元将发电功率设为平衡功率对用电电路进行供电，并对储能系统进行充电；当用电时段为用电高峰时段时，所述电能储能管理单元将发电功率设为平衡功率对用电电路进行供电，并通过储能系统对用电电路进行放电；所述平衡功率是指产生废热最少的微电网发电功率平衡值；所述电能储能管理单元根据实时负载F、发电功率Pg、储能系统充电功率Esc和储能系统放电功率Esd对平衡功率进行设定，将功率平衡判断公式F ≤ Pg + Esc + Esd时的发电功率Pg设为平衡功率，实时负载是指微电网用电电路负载设备所需的电能功率总和，若不满足所述功率平衡判断公式的条件，则将满足实时负载F最小值的发电功率Pg设为平衡功率；所述热能管理模块设有电能储能管理单元，用以根据实时负载进行微电网发电管理，所述电能储能管理单元将实时发电功率C和储能系统实时放电功率D与实时负载F进行比对，并根据比对结果对微电网发电进行管理，其中：当C+D≥α×F时，所述电能储能管理单元暂停微电网发电；当F＜C+D＜α×F时，所述电能储能管理单元以当前发电功率进行微电网发电；当C+D≤F时，所述电能储能管理单元增大微电网发电功率Pg，增大后的微电网发电功率为Pg1，设定Pg1=F -( Esc +D)；α为预设实时负载比例系数，1.5≤α＜1.7；所述热能管理模块设有热电联产管理单元，用以根据实时热能需求量和实时废热能总量进行热电联产管理，还用以根据热电联产管理结果对微电网发电管理过程进行补偿，所述热电联产管理单元将实时热能需求量B和实时废热能总量Q进行比对，并根据比对结果进行热电联产管理，其中：当B≤Q时，所述热电联产管理单元判定实时废热能充足，并将实时废热能供给热能消耗端，并将剩余实时废热能输入储热系统中进行存储；当B＞Q时，所述热电联产管理单元判定实时废热能不足，并将实时废热能和储热系统中的热能供给热能消耗端；所述热电联产管理单元根据热电联产管理结果对微电网发电管理过程进行补偿，其中：若实时废热能充足，所述热电联产管理单元根据实时热能需求量B和实时废热能总量Q计算补偿系数Ba，设定Ba=0.6×e +0.4×[0.002×(Q-B)+0.75]，e 是自然对数的底数，所述热电联产管理单元根据补偿系数Ba对预设实时负载比例系数α进行补偿，补偿后的预设实时负载比例系数为α1，设定α1=Ba×α；−0.02×(Q-B)若实时废热能不足，所述热电联产管理单元根据实时热能需求量B和实时废热能总量Q计算补偿系数Ba，设定Ba=7.7×[1−e]+0.3×[0.01×(B-Q)+1.05]，所述热电联产管理单元根据补偿系数Ba对实时负载F进行补偿，补偿后的实时负载为F1，设定F1=Ba×F；−0.05×(B-Q)所述热能管理模块设有热能储能管理单元，用以根据已存储热能进行热能储能管理，还用以根据热能储能管理结果对热电联产管理过程进行调整，所述热能储能管理单元将已存储热能R与各预设已存储热能进行比对，并根据比对结果对进行热能储能管理，其中：当R＜R1时，所述热能储能管理单元判定热能存储不足；当R1≤R＜R2时，所述热能储能管理单元判定热能存储正常；当R≤R2时，所述热能储能管理单元判定热能存储充足；R1为第一预设已存储热能，R2为第二预设已存储热能，0＜R1＜R2；所述热能储能管理单元根据热能储能管理结果对热电联产管理过程进行调整，其中：若热能存储不足，所述热能储能管理单元根据已存储热能R计算调整系数ra，设定ra=0.6×[0.9×e]+0.4×[0.1×(R-R1)+0.9]，所述热能储能管理单元根据调整系数ra对实时废热能总量Q进行调整，调整后的实时废热能总量为Qr，设定Qr=ra×Q；−0.5×(R-R1)若热能存储正常，所述热能储能管理单元不对热电联产管理过程进行调整；若热能存储充足，所述热能储能管理单元根据已存储热能R计算调整系数ra，设定ra=0.7×[1.2×(1−e)]+0.3×[0.01×(R2-R) +0.2×R+0.9]，所述热能储能管理单元根据调整系数ra对实时废热能总量Q进行调整，调整后的实时废热能总量为Qr，设定Qr=ra×Q；−0.2×(R2-R)2所述反馈优化模块设有效率反馈单元，用以根据有效热能计算能源利用率，并根据能源利用率对管理效率进行反馈，所述效率反馈单元计算有效热能Y，设定Y=Vv+Rv，Vv为热能供给总量，Rv为反馈周期最后预设单位时段内的已存储热能，所述效率反馈单元根据有效热能Y计算能源利用率S，设定S=Y/Qv，Qv为废热能总量，所述效率反馈单元将能源利用率S与预设能源利用率S0进行比对，并根据比对结果对管理效率进行反馈，其中：当S≤S0时，所述效率反馈单元判定管理效率低；当S＞S0时，所述效率反馈单元判定管理效率高；所述反馈优化模块设有效率优化单元，用以在管理效率低时对热能管理过程进行优化，所述效率优化单元在管理效率低时对热能管理过程进行优化，根据能源利用率S计算优化系数sa，设定sa=0.6×[1.3×log(1.1×(S0-S))]+0.4×[0.02×(S0-S) +0.3×(S0-S)+1.1]，所述效率优化单元根据优化系数sa对储热系统的额定储热容量Rr进行优化，优化后的储热系统的额定储热容量为Rrs，设定Rrs=sa×Rr，所述效率优化单元根据优化后的储热系统的额定储热容量对优化后的储热系统进行扩容。2 微信公众号马克 数据网