專利名稱：蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量預測及控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及蓄熱鍋爐系統(tǒng)的的供熱量預測及控制方法，尤其涉及用水來蓄熱的蓄熱鍋爐在分時電網(wǎng)中的供熱量預測及運行供熱方法。
背景技術：
承壓蓄熱電鍋爐用水來蓄熱，在其蓄熱罐頂部有一蒸汽腔，其下部是蓄熱水腔。蓄熱爐的蓄熱水腔內(nèi)設有若干組電加熱管，利用晚間低廉的谷電，電加熱管通電，蓄熱水加熱。隨著加熱過程的進展，蒸汽腔的壓力逐漸增加，因而蓄熱水溫度也逐漸上升?，F(xiàn)有承壓蓄熱電鍋爐的最高水溫是145℃，相應蒸汽壓力(飽和蒸汽壓力)是0.32Mpa。
承壓蓄熱電鍋爐在夜間谷電時段蓄熱，在白天平電、峰電時段放熱，供用戶使用。這樣對電網(wǎng)言，起到了“削峰填谷”作用，平衡了負荷，夜間谷電得到充分利用。對用戶言，則大大降低了運行費用。電鍋爐又適應日益增長的環(huán)保要求，因而電力部門大力倡導推薦使用蓄熱電鍋爐，應用前景十分光明。
承壓蓄熱爐，有三種運行工況蓄熱、放熱、邊蓄邊放。
理想運行工況是谷電蓄熱，平電和峰電放熱，稱作“全蓄熱”。
全蓄熱運行費用最低，但要求的蓄熱爐體積龐大。用戶要求的總供熱量較大時，受鍋爐房尺寸的限制，往往難以實現(xiàn)。
多半運行工況是谷電時段蓄熱(如谷電時段需供熱時，則為邊蓄邊放)部分平電時段放熱，部分平電時段邊蓄邊放，峰電時段放熱，這稱作部分蓄熱。
但蓄熱爐的運行取決于要求供熱量的大小，同樣臺數(shù)和容量的蓄熱爐如要求供熱量較小，則可實現(xiàn)“只用谷電，不用平電”，即實現(xiàn)“全蓄熱”；如要求供熱量較大，只能是“充分利用谷電，盡量少用平電，完全避免峰電”，即實現(xiàn)“部分蓄熱”；如要求供熱量很大時，甚至是“充分利用谷電和平電，還要用部分峰電”。
用戶要求供熱量的大小在采暖期間又是個變量，首先它取決于氣溫的高低，氣溫越高，要求供熱量越小，反之亦然，其次還和時段有關，如居民小區(qū)夜間(23:00-6:00)雖然氣溫低，但由于絕大多數(shù)居民都在睡覺，要求供熱量可有所降低，另外還和要求供暖面積有關，如大劇院，它和演出是否是旺季還是淡季有關。
整個采暖期，用戶要求的供熱量是個變量，這就產(chǎn)生如下兩個問題1.要對用戶要求的供熱量進行預測；2.根據(jù)預測的要求供熱量，怎樣實現(xiàn)蓄熱爐的最優(yōu)經(jīng)濟運行？即蓄熱爐的運行既要保證供熱量是預測要求供熱量，保證用戶舒適，又要實現(xiàn)“只用谷電，盡量少用平電，完全避免峰電”，即實現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟運行。這方面現(xiàn)有技術情況是根據(jù)氣溫大小，將采暖期分為幾個不同的區(qū)段。每個區(qū)段對應不同的氣溫范圍，并規(guī)定蓄熱爐相應的運行策略(何時上電、何時停電、何時放熱、何時停止放熱等)，用戶裝設有室外溫度傳感器，據(jù)此判定當前運行日屬于哪一個區(qū)段，執(zhí)行哪一個運行策略。
顯然，這種蓄熱爐運行控制是較為粗糙和原始的，不能精確預測要求的供熱量。每個區(qū)段對應一定的氣溫范圍，即對應不同的要求供熱量，卻都采用相同的運行策略，故不能實現(xiàn)最佳經(jīng)濟運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種能較精確預測供熱量的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種能合理控制蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行狀況的方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量預測方法，用于以水來蓄熱的蓄熱電鍋爐系統(tǒng)，該方法包括以下步驟a.在鍋爐分水缸處測量供水溫度TS，在鍋爐集水缸處測量回水溫度TR，單位為攝氏度，下述的溫度單位均為攝氏度，在供熱系統(tǒng)回水總管中測量水的流量QH，單位為(m3/h)，下述的流量單位均為(m3/h)；b.計算供熱功率NH＝(TS-TR)×QH×1000÷860，熱功率單位為KW，下述的熱功率單位均為KW；
c.計算時刻t1到時刻t2間的供熱量，供熱量單位為KWh，下述的熱量單位均為KWh，使用公式H=∫t1t2NHdt]]>d.取相差24小時的時刻t1和t2，時間單位為小時，下述時間單位均為小時，繪制相對于時間的熱負荷圖并計算供熱量；e.計算第二天的熱負荷修正系數(shù)K修f.計算預測第二天的供熱量預測供熱量＝K修×當日供熱量，并繪制修正的熱負荷圖。
一種蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法，用于以水來蓄熱的蓄熱電鍋爐系統(tǒng)，所述蓄熱鍋爐系統(tǒng)中包括n臺蓄熱爐和m臺直熱爐，該方法包括以下步驟a’.計算蓄熱系統(tǒng)的單臺蓄熱爐的設計蓄熱量a1’.根據(jù)裝機功率計算谷電時段的可蓄熱總量H蓄功H蓄功＝P蓄×t谷×η蓄，其中P蓄是蓄熱爐裝機功率，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η蓄是蓄熱爐的效率；a2’.根據(jù)蓄熱爐的有效蓄水量計算蓄熱爐的蓄熱總量H蓄容H蓄容＝V蓄×(TH-TL)×1000÷860，其中V蓄是蓄熱鍋爐的蓄水容量，TH是設計最高水溫，TL是設計最低水溫；a3’.取H蓄功和H蓄容中較小的一個作為單臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計；b’.確定谷電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略b1’.確定直熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的熱負荷圖計算谷電時段的用戶需熱量H谷和谷電時段的最大需熱功率NH谷，使用的公式同步驟c中的公式；b2’.所述m臺直熱爐的功率為P直，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η直是直熱爐的效率；則計算一數(shù)值m1，使(m1-1)×P直×η直＜NH 谷＜m1×P直×η直；
b3’.如果m1≤m，則開動m1臺直熱爐放熱；如果m＜m1，則開動全部m臺直熱爐放熱；b4’.確定蓄熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的修正的熱負荷圖計算平電時段的用戶需熱量H平和峰電時段的用戶需熱量H峰，使用的公式同步驟c中的公式；b5’.所述n臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計在步驟a3’中計算，如果m1≤m，說明H谷全部由直熱爐提供，則計算一數(shù)值n1，使(n1-1)×H蓄計＜H平+H峰＜n1×H蓄計；如果n1≤n，則開動n1臺蓄熱爐蓄熱；如果n＜n1，則開動全部n臺蓄熱爐蓄熱；如果m＜m1，則計算一數(shù)值n1，使(n1-1)×H蓄計＜H谷-m×P直×t谷×η直+H平+H峰＜n1×H蓄計；如果n1≤n，則開動n1臺蓄熱爐邊放邊蓄；如果n＜n1，則開動全部n臺蓄熱爐邊放邊蓄；c’.確定平電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略c1’.如n1≤n，則平電時段所需熱量全部由n1臺蓄熱爐放熱提供，如n＜n1，則計算谷電結束時蓄熱爐的蓄熱量H蓄谷；c2’.如果m1≤m，則H蓄谷＝n×H蓄計，如果m＜m1，則H蓄谷＝n×H蓄計-(H谷-m×P直×t谷×η直)；再計算一數(shù)值n2，使(n2-1)×H蓄計＜H平+H峰＜n2×H蓄計；c3’.如果n2×H蓄計≤H蓄谷，則開動n2臺蓄熱爐放熱；如果H蓄谷＜n2×H蓄計，則開動n臺蓄熱爐放熱，并進入步驟c4’；c4’.計算平電時段n個蓄熱爐可提供的總熱量H殘平＝H蓄谷-H峰；c5’.計算平電時段的熱量供需差H平差＝H平-H殘平；c6’.t平是系統(tǒng)所在地平電的時間長度，則計算一數(shù)值m2，使(m2-1)×P直×t平×η直＜H平差＜m2×P直×t平×η直；c7’.如果m2≤m，則開動m2臺直熱爐放熱；如果m＜m2，則開動全部m臺直熱爐放熱；c8’.計算平電時段蓄熱鍋爐的運行策略如果步驟c7’中計算的m2≤m，則開動n臺蓄熱爐和m2臺直熱爐進行放熱；如果步驟c7’中計算的m＜m2，則蓄熱爐還要在平電時段進行蓄熱；計算H蓄平＝H平差-m×P直×t平×η直；再計算t蓄平＝H蓄平/(n×P蓄×η蓄)；如果t蓄平≤t平，在t蓄平時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t平≤t蓄平，則在所有t平時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；d’.確定峰電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略d1’.如果所述步驟b5’中計算得到的n1≤n，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時期的熱需求量，則在峰電時期n1臺蓄熱鍋爐均開動放熱，如果n＜n1，則如果所述步驟c3’中計算得到的n2≤n，在峰電時期n2臺蓄熱鍋爐開動放熱；d2’.如果所述步驟c3’中計算得到的n＜n2，則判斷所述步驟c8’中的t蓄平，如果t蓄平≤t平，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時期的熱需求量，在峰電時期n臺蓄熱鍋爐均開動放熱；如果t平≤t蓄平，則峰電時期蓄熱鍋爐的蓄熱量不夠，在開動n臺蓄熱鍋爐放熱的情況下，進入步驟d3’；d3’.計算峰電時期的熱量供需差H峰差＝(t蓄平-t平)×n×P蓄×η蓄；d4’.確定峰電時期的直熱爐運行策略t峰是系統(tǒng)所在地峰電的時間長度，則計算一數(shù)值m3，使(m3-1)×P直×t峰×η直＜H峰差＜m3×P直×t峰×η直；d5’.如果m3≤m，則開動m3臺直熱爐放熱；如果m＜m3，則開動全部m臺直熱爐放熱；d6’.確定峰電時期的蓄熱爐運行策略如果步驟d5’中計算的m3≤m，則開動n臺蓄熱爐和m3臺直熱爐進行放熱；如果步驟d5’中計算的m＜m3，則蓄熱爐還要在峰電時期進行蓄熱；計算H蓄峰＝H峰差-m×P直×t峰×η直；再計算t蓄峰＝H蓄峰/(n×P蓄×η蓄)；如果t蓄峰≤t峰，在t蓄峰時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t峰≤t蓄峰，則在所有t峰時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱。
本發(fā)明的技術方案采用實測運行熱負荷，并加以氣溫修正因素法可大大提高預測熱負荷的精確度。根據(jù)精確確定預測熱負荷，采用智能控制理論確定電蓄熱爐的運行策略，既能保證供熱舒適，又能最大限度地降低運行費用。


圖1是本發(fā)明的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量預測方法的一個實施例的流程圖；圖2是本發(fā)明的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法的一個實施例的流程圖；圖3是本發(fā)明的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法的另一個實施例的流程圖；圖4是應用本發(fā)明的預測方法的一個實例的熱負荷圖；圖5是應用本發(fā)明的控制方法的一個實例的控制結果圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例來進一步說明本實用新型的技術方案。
圖1是本發(fā)明的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量預測方法的一個實施例的流程圖。該實施例包括以下步驟a.在鍋爐分水缸處測量供水溫度TS，在鍋爐集水缸處測量回水溫度TR，單位為攝氏度，下述的溫度單位均為攝氏度，在供熱系統(tǒng)回水總管中測量水的流量QH，單位為(m3/h)，下述的流量單位均為(m3/h)；b.計算供熱功率NH＝(TS-TR)×QH×1000÷860，熱功率單位為KW，下述的熱功率單位均為KW；c.計算時刻t1到時刻t2間的供熱量，供熱量單位為KWh，下述的熱量單位均為KWh，使用公式H=∫t1t2NHdt]]>d.取相差24小時的時刻t1和t2，時間單位為小時，下述時間單位均為小時，繪制相對于時間的熱負荷圖并計算供熱量；e.計算第二天的熱負荷修正系數(shù)K修K修＝K修1×K修2；K修1為氣溫修正系數(shù)，K修2為采暖面積修正系數(shù)；
由于是實測值，故得到的要求供熱量相當精確。由于次日氣溫和實測時的當日氣溫以及次日的供熱面積和當日的供熱面積都有所不同，故根據(jù)實測值預測次日要求供熱量時應對實測值予以修正。
f.計算預測第二天的供熱量預測供熱量＝K修×當日供熱量，并繪制修正的熱負荷圖。
圖4是應用本發(fā)明的預測方法的一個實例的熱負荷圖，縱軸是熱負荷，橫軸是時間，該地區(qū)的電網(wǎng)分時情況為谷電23:00-7:00，平電11:00-17:00及21:00-23:00，峰電7:00-11:00及17:00-21:00。
圖2是本發(fā)明的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法的一個實施例的流程圖。
所述蓄熱鍋爐系統(tǒng)中包括n臺蓄熱爐和m臺直熱爐，該方法包括以下步驟a’.計算蓄熱系統(tǒng)的單臺蓄熱爐的設計蓄熱量a1’.根據(jù)裝機功率計算谷電時段的可蓄熱總量H蓄功H蓄功＝P蓄×t谷×η蓄，其中P蓄是蓄熱爐裝機功率，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η蓄是蓄熱爐的效率；a2’.根據(jù)蓄熱爐的有效蓄水量計算蓄熱爐的蓄熱總量H蓄容H蓄容＝V蓄×(TH-TL)×1000÷860，其中V蓄是蓄熱鍋爐的蓄水容量，TH是設計最高水溫，TL是設計最低水溫；a3’.取H蓄功和H蓄容中較小的一個作為單臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計；b’.確定谷電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略在谷電時段，運行的原則是盡量使蓄熱鍋爐進行蓄熱而不放熱，在谷電時段的供熱主要由直熱爐來完成，如果直熱爐的設計功率不夠用時，再考慮使蓄熱爐同時進行放熱。
b1’.確定直熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟d所得到的熱負荷圖計算谷電時段的用戶需熱量H谷和谷電時段的最大需熱功率NH谷，使用的公式同步驟c中的公式；b2’.所述m臺直熱爐的功率為P直，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η直是直熱爐的效率；則計算一數(shù)值m1，使(m1-1)×P直×η直＜NH谷＜m1×P直×η直；b3’.如果m1≤m，則開動m1臺直熱爐放熱；如果m＜m1，則開動全部m臺直熱爐放熱；b4’.確定蓄熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的修正的熱負荷圖計算平電時段的用戶需熱量H平和峰電時段的用戶需熱量H峰，使用的公式同步驟c中的公式；b5’.所述n臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計在步驟a3’中計算，如果m1≤m，說明H谷全部由直熱爐提供，則計算一數(shù)值n1，使(n1-1)×H蓄計＜H平+H峰＜n1×H蓄計；如果n1≤n，則開動n1臺蓄熱爐蓄熱；如果n＜n1，則開動全部n臺蓄熱爐蓄熱；如果m＜m1，則計算一數(shù)值n1，使(n1-1)×H蓄計＜H谷-m×P直×t谷×η直+H平+H峰＜n1×H蓄計；如果n1≤n，則開動n1臺蓄熱爐邊放邊蓄；如果n＜n1，則開動全部n臺蓄熱爐邊放邊蓄；c’.確定平電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略平電時段的原則是盡量不使用蓄熱鍋爐進行蓄熱，蓄熱鍋爐所儲存的熱量優(yōu)先考慮供峰電時使用，除去峰電時的蓄熱量之后剩余的蓄熱量再用于平電時段的供熱。對于平電時段供熱量和可供蓄熱量的差值，首先使用直熱爐來補足，直熱爐補不足的部分再考慮使蓄熱爐在平電時段進行蓄熱來提供，只有在直熱爐和蓄熱爐在平電時段所能蓄的熱量均無法滿足平電時段的熱需求量時，再使用蓄熱爐中儲存的準備用于峰電時的蓄熱量。
c1’.如n1≤n，則平電時段所需熱量全部由n1臺蓄熱爐放熱提供，如n＜n1，則計算谷電結束時蓄熱爐的蓄熱量H蓄谷；c2’.如果m1≤m，則H蓄谷＝n×H蓄計，如果m＜m1，則H蓄谷＝n×H蓄計-(H谷-m×P直×t谷×η直)；再計算一數(shù)值n2，使(n2-1)×H蓄計＜H平+H峰＜n2×H蓄計；c3’.如果n2×H蓄計≤H蓄谷，則開動n2臺蓄熱爐放熱；如果H蓄谷＜n2×H蓄計，則開動n臺蓄熱爐放熱，并進入步驟c4’；c4’.計算平電時段n個蓄熱爐可提供的總熱量H殘平＝H蓄谷-H峰；c5’.計算平電時段的熱量供需差H平差＝H平-H殘平；
c6’.t平是系統(tǒng)所在地平電的時間長度，則計算一數(shù)值m2，使(m2-1)×P直×t平×η直＜H平差＜m2×P直×t平×η直；c7’.如果m2≤m，則開動m2臺直熱爐；如果m＜m2，則開動全部m臺直熱爐；c8’.計算平電時段蓄熱鍋爐的運行策略如果步驟c7’中計算的m2≤m，則開動n臺蓄熱爐和m2臺直熱爐進行放熱；如果步驟c7’中計算的m＜m2，則蓄熱爐還要在平電時段進行蓄熱；計算H蓄平＝H平差-m×P直×t平×η直；再計算t蓄平＝H蓄平/(n×P蓄×η蓄)；如果t蓄平≤t平，在t蓄平時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t平≤t蓄平，則在所有t平時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；d’.確定峰電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略原則是盡量避免使用峰電，再之前的谷電和平電時段的運行策略中，一般情況下都不會去使用為峰電時段預留的蓄熱量，如果在必須使用峰電的情況下(請參考平電時段的描述)，首先使用直熱爐供熱，直熱爐供熱不夠時，再使用蓄熱爐進行邊蓄邊放。
d1’.如果所述步驟b5’中計算得到的n1≤n，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時期的熱需求量，則在峰電時期n1臺蓄熱鍋爐均開動放熱，如果n＜n1，則如果所述步驟c3’中計算得到的n2≤n，在峰電時期n2臺蓄熱鍋爐開動放熱；d2’.如果所述步驟c3’中計算得到的n＜n2，則判斷所述步驟c8’中的t蓄平，如果t蓄平≤t平，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時期的熱需求量，在峰電時期n臺蓄熱鍋爐均開動放熱；如果t平≤t蓄平，則峰電時期蓄熱鍋爐的蓄熱量不夠，在開動n臺蓄熱鍋爐放熱的情況下，進入步驟d3’；d3’.計算峰電時期的熱量供需差H峰差＝(t蓄平-t平)×n×P蓄×η蓄；d4’.確定峰電時期的直熱爐運行策略t峰是系統(tǒng)所在地峰電的時間長度，則計算一數(shù)值m3，使(m3-1)×P直×t峰×η直＜H峰差＜m3×P直×t峰×η直；d5’.如果m3≤m，則開動m3臺直熱爐；如果m＜m3，則開動全部m臺直熱爐；d6’.確定峰電時期的蓄熱爐運行策略如果步驟d5’中計算的m3≤m，則開動n臺蓄熱爐和m3臺直熱爐進行放熱；如果步驟d5’中計算的m＜m3，則蓄熱爐還要在峰電時期進行蓄熱；計算H蓄峰＝H峰差-m×P直×t峰×η直；再計算t蓄峰＝H蓄峰/(n×P蓄×η蓄)；如果t蓄峰≤t峰，在t蓄峰時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t峰≤t蓄峰，則在所有t峰時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱。如果出現(xiàn)需要n臺蓄熱爐同時在峰電時段內(nèi)進行蓄熱的情況，則說明設計的總蓄熱量偏小，應該考慮增加蓄熱鍋爐的數(shù)量。
如果谷電時段、平電時段和后面峰電時段是間隔分布的，當平電時段需要蓄熱鍋爐蓄熱時，首先在緊靠后面峰電時段之前的平電時段中進行蓄熱。當峰電時段需要蓄熱鍋爐蓄熱時，首先在緊靠平電時段之后的峰電時段中進行蓄熱。
下面舉一個應用上述實施例所述方法的控制實例該實例中采用2臺蓄熱爐，有效蓄水量100m3，裝機功率990KW，2臺直接供熱水爐，裝機功率330KW，兩者效率均為99％。
該實例中的用電劃分時段為谷電23:00-7:00，平電11:00-17:00及21:00-23:00，峰電7:00-11:00及17:00-21:00。
對應上述實施例中的步驟a，計算蓄熱爐的計算蓄熱量根據(jù)裝機功率計算蓄熱爐蓄熱量H蓄功，通常都是在谷電時段(8小時)將蓄熱爐熱量蓄足，求得的蓄熱爐蓄熱量H蓄功＝990×8×0.99＝7841KWH；根據(jù)蓄熱爐有效蓄水量來計算蓄熱爐蓄熱量H蓄容設蓄熱爐爐水的最高溫度為TH(℃)，放熱時允許的最低溫度為TL(℃)，蓄熱爐的有效蓄水量為V蓄(m3)；TH＝145℃，TL＝70℃；H蓄容＝100×1000×(145-70)÷860＝8721(KWH)取蓄熱爐的計算蓄熱量H蓄計為H蓄功和H蓄容二者較小者，即H蓄計＝7841KWH。
對應上述實施例中的步驟b，確定谷電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略先確定谷電時段(23:00-7:00)直熱爐的運行策略，該實例中直熱爐的數(shù)量為兩臺，按照熱負荷圖(圖4)計算的谷電時段熱負荷
264KW＜N直×0.99＝330×0.99＝327KW；故在谷電時段(23:00-7:00)開動一臺直熱爐。
再確定蓄熱爐運行策略，根據(jù)圖4，求得平電時段用戶要求總供熱量H平＝17440KWH，峰電時段用戶要求總供熱量H峰＝16024KWH，H平+H峰＝33464KWH＞2×H蓄計＝2×7841＝15682KWH。
故谷電時段兩臺電蓄熱爐同時蓄熱。
對應上述步驟c，確定平電時段(11:00-17:00及21:00-23:00)運行策略，該實例中，平電時段分成兩段，分別為11:00-17:00及21:00-23:00。其中11:00-17:00后面緊跟峰電時段，而21:00-23:00后面緊跟谷電時段。
H平+H峰＝33464KWH＞2×H蓄計＝2×7841＝15682KWHH殘平＝2H蓄計-H峰＝2×7841-16024＝-342KWHH平＝17440＞H殘平＝-324確定平電時段直熱爐的運行策略，先看21:00-23:00時段，該時段后面緊跟的是谷電時段，由圖4計算知，該時段用戶熱負荷為240KW＜N直×0.99＝330×0.99＝327KW，故在21:00-23:00開動一臺直熱爐。
再看11:00-17:00的運行策略，用戶要求供熱量H平1為H平1＝H平-H平2＝17440-2×240＝16960KWH。
蓄熱爐可提供用于11:00-17:00的供熱量H殘平1為H殘平1＝H殘平-蓄熱爐在21:00-23:00放熱量＝-342-0＝-342KWH。
H殘平1＝-342＜H平1＝16960KWH由圖4計算知11:00-17:00用戶熱負荷＞2N直×0.99＝2×330×0.99＝653KW。
故在11:00-17:00平電時段中開動兩臺直熱爐放熱。
接下來確定平電時段蓄熱爐的運行策略現(xiàn)H′平1＝H平1-2N直×0.99×(17-11)＝16960-2×330×0.99×6＝13040KWH；H殘平1＝-342＜H′平1＝13040；說明蓄熱爐需要在平電時段蓄熱，如上所述，首先考慮在緊靠峰電時段之前的時段即11:00-17:00蓄熱。
故在11:00-17:00需要開動兩臺蓄熱爐邊放邊蓄，蓄熱時間t蓄平＝(H′平1-H殘平1)/(2×蓄熱爐裝機功率×0.99)＝(13040-(-342))/(2×990×0.99)＝6.83小時＞17-11＝6；說明僅僅依靠11:00-17:00時段的蓄熱是不夠的。
故在22:00-23:00平電時段也需要兩臺蓄熱爐上電蓄熱。該例中，由于整個平電時段的時間長度為7小時，而蓄熱時間需要6.83小時，相差很小，所以為了簡化控制，決定在22:00-23:00時段蓄熱滿1小時，而不是0.83小時。
在22:00-23:00時段蓄熱1小時后，這時蓄熱爐還需在11:00-17:00蓄熱的蓄熱時間t′蓄平為t′蓄平＝t蓄平-1＝6.83-1＝5.83故決定在11:00-16:50時段內(nèi)兩臺蓄熱爐蓄熱。
按照上述步驟d，確定峰電時段(8:00-11:00及17:00-21:00)運行策略；今t′蓄平＝5.83＜6故整個峰電時段(8:00-11:00及17:00-21:00)僅需兩臺蓄熱爐放熱，蓄熱爐不再需要蓄熱了。
根據(jù)前述的控制方法，該項目鍋爐房供熱設備的運行策略是谷電(23:00-7:00)開動一臺直熱爐，兩臺電蓄熱爐蓄熱平電(11:00-17:00 21:00-23:00)11:00-17:00開動兩臺直熱爐，兩臺蓄熱爐邊蓄邊放，蓄熱時間為11:00-16:50；21:00-23:00開動一臺直熱爐，兩臺蓄熱爐邊蓄邊放，蓄熱時間為22:00-23:00。
峰電(7:00-11:00 17:00-21:00)兩臺蓄熱爐放熱。
圖5是應用上述實例的控制結果圖。該實例中，使用本發(fā)明所述的控制方法比使用傳統(tǒng)的節(jié)能控制方法可以節(jié)約運行費用16～21％。
上述控制方法及實例是用在既有蓄熱鍋爐，又有直熱鍋爐的蓄熱系統(tǒng)中的，對于僅有蓄熱鍋爐，沒有直熱鍋爐的蓄熱系統(tǒng)，可以使用如下的控制方法如圖3所示的流程圖，蓄熱鍋爐系統(tǒng)中包括x臺蓄熱爐，沒有直熱爐，控制方法包括a”.計算蓄熱系統(tǒng)的單臺蓄熱爐的設計蓄熱量
a1”.根據(jù)裝機功率計算谷電時段的可蓄熱總量H蓄功H蓄功＝P蓄×t谷×η蓄，其中P蓄是蓄熱爐裝機功率，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η蓄是蓄熱爐的效率；a2”.根據(jù)蓄熱爐的有效蓄水量計算蓄熱爐的蓄熱總量H蓄容H蓄容＝V蓄×(TH-TL)×1000÷860，其中V蓄是蓄熱鍋爐的蓄水容量，TH是設計最高水溫，TL是設計最低水溫；a3”.取H蓄功和H蓄容中較小的一個作為單臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計；b”.確定谷電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略b1”.根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的熱負荷圖計算谷電時段的用戶需熱量H谷，使用的公式同步驟c中的公式；b2”.確定蓄熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的修正的熱負荷圖計算平電時段的用戶需熱量H平和峰電時段的用戶需熱量H峰，使用的公式同步驟c中的公式；b3”.所述x臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計在步驟a3”中計算，計算一數(shù)值x1，使(x1-1)×H蓄計＜H谷+H平+H峰＜x1×H蓄計；b4”.如果x1≤x，則開動x1臺蓄熱爐邊放邊蓄；如果x＜x1，則開動全部x臺蓄熱爐邊放邊蓄；c”.確定平電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略c1”.如步驟b4”，同樣根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的修正的熱負荷圖計算谷電時段的用戶需熱量H谷，平電時段的用戶需熱量H平和峰電時段的用戶需熱量H峰，使用的公式同步驟c中的公式；c2”.所述x臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計在步驟a3”中計算，計算一數(shù)值x2，使(x2-1)×(H蓄計-H谷÷x)＜H平+H峰＜x2×(H蓄計-H谷÷x)；c3”.如果x2≤x，則開動x2臺蓄熱爐放熱；如果x＜x2，則開動x臺蓄熱爐放熱，并進入步驟c4”；
c4”.計算平電時段x個蓄熱爐可提供的總熱量H殘平＝x×(H蓄計-H谷÷x)-H峰；c5”.計算平電時段的熱量供需差H平差＝H平-H殘平；c6”.計算平電時段蓄熱鍋爐的蓄運行策略蓄熱爐還要在平電時段進行蓄熱；計算H蓄平＝H平差；再計算t蓄平＝H蓄平/(x×P蓄×η蓄)；如果t蓄平≤t平，在t蓄平時段內(nèi)，開動x臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t平≤t蓄平，則在所有t平時段內(nèi)，開動x臺蓄熱鍋爐蓄熱；d”.確定峰電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略d1”.如果在b3”中得到的x1＜x，則峰電時段x1臺蓄熱鍋爐放熱；如果x＜x1，且所述步驟c3”中計算得到的x2≤x，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時段的熱需求量，則在峰電時段x2臺蓄熱鍋爐均開動放熱；d2”.如果所述步驟c3”中計算得到的x＜x2，則判斷所述步驟c6”中的t蓄平，如果t蓄平≤t平，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時段的熱需求量，在峰電時段x臺蓄熱鍋爐均開動放電；如果t平≤t蓄平，則峰電時段蓄熱鍋爐的蓄熱量不夠，進入步驟d3”；d3”.計算峰電時段的熱量供需差H峰差＝(t蓄平-t平)×x×P蓄×η蓄；d4”.確定峰電時段的蓄熱爐運行策略蓄熱爐還要在峰電時段進行蓄熱；計算H蓄峰＝H峰差；再計算t蓄峰＝H蓄峰/(x×P蓄×η蓄)；如果t蓄峰≤t峰，在t蓄峰時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t峰≤t蓄峰，則在所有t峰時段內(nèi)，開動x臺蓄熱鍋爐蓄熱。
如果谷電時段、平電時段和峰電時段是間隔分布的，當平電時段需要蓄熱鍋爐蓄熱時，首先在緊靠后面峰電時段之前的平電時段中進行蓄熱，當峰電時段需要蓄熱鍋爐蓄熱時，首先在緊靠平電時段之后的峰電時段中進行蓄熱。
本發(fā)明的控制方法采用實測運行熱負荷，并加以氣溫修正因素可大大提高預測熱負荷的精確度。根據(jù)精確確定的預測熱負荷，采用智能控制理論確定電蓄熱爐的運行策略，既能保證供熱舒適，又能最大限度地降低運行費用。該方法將蓄熱爐的最佳經(jīng)濟運行控制提高到前所未有的水平，使蓄熱爐的運行費用大大降低。
上述實施例是提供給熟悉本領域內(nèi)的人員來實現(xiàn)或使用本發(fā)發(fā)明的，熟悉本領域的人員可在不脫離本發(fā)明的發(fā)明思想的情況下，對上述實施例做出種種修改或變化，因而本發(fā)明的保護范圍并不被上述實施例所限，而應該是符合權利要求書提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
權利要求
1.一種蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量預測方法，用于以水來蓄熱的蓄熱電鍋爐系統(tǒng)，該方法包括以下步驟a.在鍋爐分水缸處測量供水溫度TS，在鍋爐集水缸處測量回水溫度TR，單位為攝氏度，下述的溫度單位均為攝氏度，在供熱系統(tǒng)回水總管中測量水的流量QH，單位為(m3/h)，下述的流量單位均為(m3/h)；b.計算供熱功率NH＝(TS-Tx)×QH×1000÷860，熱功率單位為KW，下述的熱功率單位均為KW；c.計算時刻t1到時刻t2間的供熱量，供熱量單位為KWh，下述的熱量單位均為KWh，使用公式H=∫t1t2NHdt]]>d.取相差24小時的時刻t1和t2，時間單位為小時，下述時間單位均為小時，繪制相對于時間的熱負荷圖并計算供熱量；e.計算第二天的熱負荷修正系數(shù)K修f.計算預測第二天的供熱量預測供熱量＝K修×當日供熱量，并繪制修正的熱負荷圖。
2.如權利要求1所述的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量預測方法，其特征在于，所述熱負荷修正系數(shù)K修按照下列公式計算K修＝K修1×K修2；K修1為氣溫修正系數(shù)，K修2為采暖面積修正系數(shù)；
3.一種蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法，用于以水來蓄熱的蓄熱電鍋爐系統(tǒng)，所述蓄熱鍋爐系統(tǒng)中包括n臺蓄熱爐和m臺直熱爐，該方法包括以下步驟a’.計算蓄熱系統(tǒng)的單臺蓄熱爐的設計蓄熱量a1’.根據(jù)裝機功率計算谷電時段的可蓄熱總量H蓄功H蓄功＝P蓄×t谷×η蓄，其中P蓄是蓄熱爐裝機功率，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η蓄是蓄熱爐的效率；a2’.根據(jù)蓄熱爐的有效蓄水量計算蓄熱爐的蓄熱總量H蓄容H蓄容＝V蓄×(TH-TL)×1000÷860，其中V蓄是蓄熱鍋爐的蓄水容量，TH是設計最高水溫，TL是設計最低水溫；a3’.取H蓄功和H蓄容中較小的一個作為單臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄 計；b’.確定谷電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略b1’.確定直熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的熱負荷圖計算谷電時段的用戶需熱量H谷和谷電時段的最大需熱功率NH谷，使用的公式同步驟c中的公式；b2’.所述m臺直熱爐的功率為P直，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η直是直熱爐的效率；則計算一數(shù)值m1，使(m1-1)×P直×η直＜NH 谷＜m1×P直×η直；b3’.如果m1≤m，則開動m1臺直熱爐放熱；如果m＜m1，則開動全部m臺直熱爐放熱；b4’.確定蓄熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的修正的熱負荷圖計算平電時段的用戶需熱量H平和峰電時段的用戶需熱量H峰，使用的公式同步驟c中的公式；b5’.所述n臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計在步驟a3’中計算，如果m1≤m，說明H谷全部由直熱爐提供，則計算一數(shù)值n1，使(n1-1)×H蓄計＜H平+H峰＜n1×H蓄計；如果n1≤n，則開動n1臺蓄熱爐蓄熱；如果n＜n1，則開動全部n臺蓄熱爐蓄熱；如果m＜m1，則計算一數(shù)值n1，使(n1-1)×H蓄計＜H谷-m×P直×t谷×η直+H平+H峰＜n1×H蓄計；如果n1≤n，則開動n1臺蓄熱爐邊放邊蓄；如果n＜n1，則開動全部n臺蓄熱爐邊放邊蓄；c’.確定平電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略c1’.如n1≤n，則平電時段所需熱量全部由n1臺蓄熱爐放熱提供，如n＜n1，則計算谷電結束時蓄熱爐的蓄熱量H蓄谷；c2’.如果m1≤m，則H蓄谷＝n×H蓄計，如果m1＞m，則H蓄谷＝n×H蓄計-(H谷-m×P直×t谷×η直)；再計算一數(shù)值n2，使(n2-1)×H蓄計＜H平+H峰＜n2×H蓄計；c3’.如果n2×H蓄計≤H蓄谷，則開動n2臺蓄熱爐放熱；如果H蓄谷＜n2×H蓄計，則開動n臺蓄熱爐放熱，并進入步驟c4’；c4’.計算平電時段n個蓄熱爐可提供的總熱量H殘平＝H蓄谷-H峰；c5’.計算平電時段的熱量供需差H平差＝H平-H殘平；c6’.t平是系統(tǒng)所在地平電的時間長度，則計算一數(shù)值m2，使(m2-1)×P直×t平×η直＜H平差＜m2×P直×t平×η直；c7’.如果m2≤m，則開動m2臺直熱爐放熱；如果m＜m2，則開動全部m臺直熱爐放熱；c8’.計算平電時段蓄熱鍋爐的運行策略如果步驟c7’中計算的m2≤m，則開動n臺蓄熱爐和m2臺直熱爐進行放熱；如果步驟c7’中計算的m＜m2，則蓄熱爐還要在平電時段進行蓄熱；計算H蓄平＝H平差-m×P直×t平×η直；再計算t蓄平＝H蓄平/(n×P蓄×η蓄)；如果t蓄平≤t平，在t蓄 平時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t平≤t蓄平，則在所有t平時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；d’.確定峰電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略d1’.如果所述步驟b5’中計算得到的n1≤n，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時期的熱需求量，則在峰電時期n1臺蓄熱鍋爐均開動放熱，如果n＜n1，則如果所述步驟c3’中計算得到的n2≤n，在峰電時期n2臺蓄熱鍋爐開動放熱；d2’.如果所述步驟c3’中計算得到的n＜n2，則判斷所述步驟c8’中的t蓄平，如果t蓄平≤t平，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時期的熱需求量，在峰電時期n臺蓄熱鍋爐均開動放熱；如果t平≤t蓄平，則峰電時期蓄熱鍋爐的蓄熱量不夠，在開動n臺蓄熱鍋爐放熱的情況下，進入步驟d3’；d3’.計算峰電時期的熱量供需差H峰差＝(t蓄平-t平)×n×P蓄×η蓄；d4’.確定峰電時期的直熱爐運行策略t峰是系統(tǒng)所在地峰電的時間長度，則計算一數(shù)值m3，使(m3-1)×P直×t峰×η直＜H峰差＜m3×P直×t峰×η直；d5’.如果m3≤m，則開動m3臺直熱爐放熱；如果m＜m3，則開動全部m臺直熱爐放熱；d6’.確定峰電時期的蓄熱爐運行策略如果步驟d5’中計算的m3≤m，則開動n臺蓄熱爐和m3臺直熱爐進行放熱；如果步驟d5’中計算的m＜m3，則蓄熱爐還要在峰電時期進行蓄熱；計算H蓄峰＝H峰差-m×P直×t峰×η直；再計算t蓄峰＝H蓄峰/(n×P蓄×η蓄)；如果t蓄峰≤t峰，在t蓄峰時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t峰≤t蓄峰，則在所有t峰時段內(nèi)，開動n臺蓄熱鍋爐蓄熱。
4.如權利要求3所述的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法，其特征在于，所述蓄熱鍋爐系統(tǒng)中包括x臺蓄熱爐，沒有直熱爐，所述方法包括a”.計算蓄熱系統(tǒng)的單臺蓄熱爐的設計蓄熱量a1”.根據(jù)裝機功率計算谷電時段的可蓄熱總量H蓄功H蓄功＝P蓄×t谷×η蓄，其中P蓄是蓄熱爐裝機功率，t谷是系統(tǒng)所在地谷電的時間長度，η蓄是蓄熱爐的效率；a2”.根據(jù)蓄熱爐的有效蓄水量計算蓄熱爐的蓄熱總量H蓄容H蓄容＝V蓄×(TH-TL)×1000÷860，其中V蓄是蓄熱鍋爐的蓄水容量，TH是設計最高水溫，TL是設計最低水溫a3”.取H蓄功和H蓄容中較小的一個作為單臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計；b”.確定谷電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略b1”.根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的熱負荷圖計算谷電時段的用戶需熱量H谷，使用的公式同步驟c中的公式；b2”.確定蓄熱爐的運行策略，根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的修正的熱負荷圖計算平電時段的用戶需熱量H平和峰電時段的用戶需熱量H峰，使用的公式同步驟c中的公式；b3”.所述x臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計在步驟a3”中計算，計算一數(shù)值x1，使(x1-1)×H蓄計＜H谷+H平+H峰＜x1×H蓄計；b4”.如果x1≤x，則開動x1臺蓄熱爐邊放邊蓄；如果x＜x1，則開動全部x臺蓄熱爐邊放邊蓄；c”.確定平電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略c1”.如步驟b4”，同樣根據(jù)權利要求1中步驟f所得到的修正的熱負荷圖計算谷電時段的用戶需熱量H谷，平電時段的用戶需熱量H平和峰電時段的用戶需熱量H峰，使用的公式同步驟c中的公式；c2”.所述x臺蓄熱爐的設計蓄熱量H蓄計在步驟a3”中計算，計算一數(shù)值x2，使(x2-1)×(H蓄計-H谷÷x)＜H平+H峰＜x2×(H蓄計-H谷÷x)；c3”.如果x2≤x，則開動x2臺蓄熱爐放熱；如果x＜x2，則開動x臺蓄熱爐放熱，并進入步驟c4”；c4”.計算平電時段x個蓄熱爐可提供的總熱量H殘平＝x×(H蓄計-H谷)-H峰；c5”.計算平電時段的熱量供需差H平差＝H平-H殘平；c6”.計算平電時段蓄熱鍋爐的蓄運行策略蓄熱爐還要在平電時段進行蓄熱；計算H蓄平＝H平差；再計算t蓄平＝H蓄平/(x×P蓄×η蓄)；如果t蓄平≤t平，在t蓄平時段內(nèi)，開動x臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t平≤t蓄平，則在所有t平時段內(nèi)，開動x臺蓄熱鍋爐蓄熱；d”.確定峰電時段的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的運行策略d1”.如果在b3”中得到的x1＜x，則峰電時段x1臺蓄熱鍋爐放熱；如果x＜x1，且所述步驟c3”中計算得到的x2≤x，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時段的熱需求量，則在峰電時段x2臺蓄熱鍋爐均開動放熱；d2”.如果所述步驟c3”中計算得到的x＜x2，則判斷所述步驟c6”中的t蓄平，如果t蓄平≤t平，則說明蓄熱鍋爐中的蓄熱量能夠滿足峰電時段的熱需求量，在峰電時段x臺蓄熱鍋爐均開動放電；如果t平≤t蓄平，則峰電時段蓄熱鍋爐的蓄熱量不夠，進入步驟d3”；d3”.計算峰電時段的熱量供需差H峰差＝(t蓄平-t平)×x×P蓄×η蓄；d4”.確定峰電時段的蓄熱爐運行策略蓄熱爐還要在峰電時段進行蓄熱；計算H蓄峰＝H峰差；再計算t蓄峰＝H蓄峰/(x×P蓄×η蓄)；如果t蓄峰≤t峰，在t蓄峰時段內(nèi)，開動x臺蓄熱鍋爐蓄熱；如果t峰≤t蓄峰，則在所有t峰時段內(nèi)，開動x臺蓄熱鍋爐蓄熱。
5.如權利要求3或4所述的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法，其特征在于，如果所述谷電時段、平電時段和峰電時段是間隔分布的，當平電時段需要蓄熱鍋爐蓄熱時，首先在緊靠后面峰電時段之前的平電時段中進行蓄熱。
6.如權利要求5所述的蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量控制方法，其特征在于，當峰電時段需要蓄熱鍋爐蓄熱時，首先在緊靠平電時段之后的峰電時段中進行蓄熱。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蓄熱鍋爐系統(tǒng)的供熱量預測及控制方法，預測方法實測運行熱負荷，并加以氣溫修正因素?？刂品椒ǜ鶕?jù)預測方法預測的熱負荷圖，計算各時段內(nèi)的需熱量，并按照充分使用谷電，少用平電，不用峰電的原則控制蓄熱鍋爐系統(tǒng)工作。本發(fā)明的技術方案采用實測運行熱負荷，并加以氣溫修正因素法可大大提高預測熱負荷的精確度。根據(jù)精確確定預測熱負荷，采用智能控制理論確定電蓄熱爐的運行策略，既能保證供熱舒適，又能最大限度地降低運行費用。
文檔編號G01K17/00GK1629612SQ20031010948
公開日2005年6月22日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權日2003年12月17日
發(fā)明者張堅 申請人:上海實翔機電設備工程成套有限公司