本发明提供一种基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统及控制系统，包括风力发电机构；电供热机构，包括电锅炉和第一供热管路；所述风力发电机构为电锅炉供电，第一供热管路向用户供热；储热机构，包括储热水箱、第二供热管路；所述电锅炉为储热水箱提供热水，第二供热管路将电锅炉和储热水箱连成回路；联合供热机构，包括燃气锅炉和第三供热管路；第三供热管路将电锅炉、储热水箱、燃气锅炉连成回路，并向用户供热。与现有技术相比，该系统可以将风电产生的电功率全部输入电锅炉中，避免了风电入网导致的大量弃风。将风电、储热和燃气联合供热降低了燃气消耗量，避免了气荒导致的供暖不足。
1.基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，其特征在于：包括
电供热机构，包括电锅炉和第一供热管路；所述风力发电机构为电锅炉供电，第一供热管路向用户供热；
储热机构，包括储热水箱、第二供热管路；所述电锅炉为储热水箱提供热水，第二供热管路将电锅炉和储热水箱连成回路；
联合供热机构，包括燃气锅炉和第三供热管路；第三供热管路将电锅炉、储热水箱、燃气锅炉连成回路，并向用户供热；
所述风力发电机构包括风电机组和整流器；所述风电机组通过整流器与电锅炉进行电性连接；
其中：Pw为风电机组容量； 为t时刻小区供暖热负荷最大值；ε为散热损失系数；λ为风能转换效率。
2.根据权利要求1所述的基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，其特征在于：所述第一供热管路上安装有第一电动阀和第一水泵；第一供热管道按照热水走向将电锅炉、第一电动阀、换热器一次侧、第一水泵连成回路。
3.根据权利要求2所述的基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，其特征在于：所述第二供热管路上固定有第二电动阀、第五电动阀；所述第二供热管路按照热水走向将电锅炉、第二电动阀、储热水箱、第五电动阀、第一水泵连成回路。
4.根据权利要求3所述的基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，其特征在于：所述第三供热管路上固定有第三电动阀、第四电动阀；所述第三供热管路按照热水走向将电锅炉、第三电动阀、储热水箱、第四电动阀、燃气锅炉、换热器一次侧、第一水泵连成回路。
5.根据权利要求1至4任一所述的基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，其特征在于：第四管路按照热水流向将换热器二次侧、用户、第二水泵连成回路。
6.根据权利要求1所述的基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，其特征在于：所述燃气锅炉的容量应在风电机组出力小于用户热负荷和散热损失时选取，所述燃气锅炉的容量为：其中， 为新逐时差值曲线； 为t时刻风电机组的输出功率； 为t时刻小区供暖热负荷；m为燃气锅炉裕度系数；Pg为燃气锅炉容量。
7.根据权利要求1所述的基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，其特征在于：所述储热水箱存储的总热量在风电机组出力大于用户热负荷和散热损失时选取；所述储热水箱存储的总热量为：其中： 为逐日差值曲线； 为风电机组逐日输出功率； 为小区供暖热负荷曲线；Qc为储热水箱存储的总热量；b为从第i天起连续b天逐日差值曲线大于0。
8.基于风电、储热和燃气协同供热的供暖控制系统，其特征在于：应用于上述权利要求
1至7任一所述的供暖系统；包括第一温度传感器和控制器；所述第一温度传感器设置在电锅炉的出口处，用以探测电锅炉的出水温度，并将出水温度发送给控制器；所述控制器根据接收到的温度信息控制第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、第五电动阀的启闭；
还包括第二温度传感器；所述第二温度传感器设置在燃气锅炉的进口处，用以探测燃气锅炉的进口温度并将该温度信息发送控制器，控制器根据燃气锅炉进口温度控制燃气锅炉的启闭。
基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统及控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及供热技术领域，具体来说是一种基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统及控制系统。
背景技术
[0002] 近年来，国家大力扶持风电发展，导致风电机组大量上马。但受到风电出力波动性、随机性的影响，风电入网对电网的安全稳定和电能质量造成了严重的威胁，导致了弃风现象的发生，造成了大量能源的浪费。为了解决由于燃煤机组供暖导致的环境污染问题，许多供暖机构将燃煤改为燃气，这就造成了2017年冬季由于气荒导致冬季供暖不足的问题。因此，减少弃风量以及缓解气荒导致的冬季供暖不足成为一个迫待解决的问题。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，解决减少弃风量以及缓解气荒导致的冬季供暖不足。
[0004] 本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题：
[0005] 基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，包括
[0006] 风力发电机构；
[0007] 电供热机构，包括电锅炉和第一供热管路；所述风力发电机构为电锅炉供电，第一供热管路向用户供热；
[0008] 储热机构，包括储热水箱、第二供热管路；所述电锅炉为储热水箱提供热水，第二供热管路将电锅炉和储热水箱连成回路；
[0009] 联合供热机构，包括燃气锅炉和第三供热管路；第三供热管路将电锅炉、储热水箱、燃气锅炉连成回路，并向用户供热。
[0010] 优选的，所述第一供热管路上安装有第一电动阀和第一水泵；第一供热管道按照热水走向将电锅炉、第一电动阀、换热器一次侧、第一水泵连成回路。
[0011] 优选的，所述第二供热管路上固定有第二电动阀、第五电动阀；所述第二供热管路按照热水走向将电锅炉、第二电动阀、储热水箱、第五电动阀、第一水泵连成回路。
[0012] 优选的，所述第三供热管路上固定有第三电动阀、第四电动阀；所述第三供热管路按照热水走向将电锅炉、第三电动阀、储热水箱、第四电动阀、燃气锅炉、换热器一次侧、第一水泵连成回路。
[0013] 优选的，第四管路按照热水流向将换热器二次侧、用户、第二水泵连成回路。
[0014] 优选的，所述风力发电机构包括风电机组和整流器；所述风电机组通过整流器与电锅炉进行电性连接。
[0015] 优选的，所述风电机组的容量为：
[0016]
[0017] 其中：Pw为风电机组容量； 为t时刻小区供暖热负荷最大值；ε为散热损失系数；λ为风能转换效率。
[0018] 优选的，所述燃气锅炉的容量应在风电机组出力小于用户热负荷和散热损失时选取，所述燃气锅炉的容量为：
[0019]
[0020]
[0021] 其中， 为新逐时差值曲线； 为t时刻风电机组的输出功率；m为燃气锅炉裕度系数；Pg为燃气锅炉容量。
[0022] 优选的，所述储热水箱存储的总热量在风电机组出力大于用户热负荷和散热损失时选取；所述储热水箱存储的总热量为：
[0023]
[0024]
[0025] 其中： 为逐日差值曲线； 为风电机组逐日输出功率； 为小区供暖热负荷曲线；Qc为储热水箱存储的总热量；b为从第i天起连续b天逐日差值曲线大于0。
[0026] 本发明还提供一种基于风电、储热和燃气协同供热的供暖控制系统，应用于上述的供暖系统；包括第一温度传感器和控制器；所述第一温度传感器设置在电锅炉的出口处，用以探测电锅炉的出水温度，并将该温度信息发送给控制器；所述控制器根据接收到的温度信息控制第一电动阀、第二电动阀、第三电动阀、第四电动阀、第五电动阀的启闭；
[0027] 还包括第二温度传感器；所述第二温度传感器设置在燃气锅炉的进口处，用以探测燃气锅炉的进口温度并将该温度信息发送控制器，控制器根据燃气锅炉进口温度控制燃气锅炉的启闭。
[0028] 本发明的优点在于：
[0029] 该系统可以将风电产生的电功率全部输入电锅炉中，避免了风电入网导致的大量弃风。将风电、储热和燃气联合供热降低了燃气消耗量，避免了气荒导致的供暖不足。
[0030] 通过控制系统的自动化控制，减少人员投入，且能够适时调节供热形式，供热稳定持续，且以风力供电实现供暖优先，降低燃气消化。
附图说明
[0031] 图1为本发明供暖系统的整体结构示意图。
具体实施方式
[0032] 为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
[0033] 如图1所示，基于风电、储热和燃气协同供热的供暖系统，包括
[0034] 风力发电机构；风力发电机构包括风电机组1和整流器2；风电机组1通过整流器2与电锅炉进行电性连接。
[0035] 电供热机构，包括电锅炉3和第一供热管路；风力发电机构为电锅炉3供电，第一供热管路上安装有第一电动阀41和第一水泵51；第一供热管道按照热水走向将电锅炉3、第一电动阀41、换热器6一次侧、第一水泵51连成回路。第四管路按照热水流向将换热器6二次侧、用户70、第二水泵52连成回路。
[0036] 储热机构，包括储热水箱7、第二供热管路；电锅炉3为储热水箱7提供热水，第二供热管路上固定有第二电动阀42、第五电动阀43；第二供热管路按照热水走向将电锅炉3、第二电动阀42、储热水箱7、第五电动阀43、第一水泵51连成回路。
[0037] 联合供热机构，包括燃气锅炉8和第三供热管路；第三供热管路上固定有第三电动阀44、第四电动阀45；第三供热管路按照热水走向将电锅炉3、第三电动阀44、储热水箱7、第四电动阀45、燃气锅炉8、换热器6一次侧、第一水泵51连成回路。
[0038] 本实施例还提供一种基于风电、储热和燃气协同供热的供暖控制系统，应用于上述的供暖系统；包括第一温度传感器91和控制器；第一温度传感器91设置在电锅炉3的出口处，用以探测电锅炉3的出水温度，并将该温度信息发送给控制器；控制器根据接收到的温度信息控制第一电动阀41、第二电动阀42、第三电动阀44、第四电动阀45、第五电动阀43的启闭；
[0039] 还包括第二温度传感器92；第二温度传感器92设置在燃气锅炉8的进口处，用以探测燃气锅炉8的进口温度并将该温度信息发送控制器，控制器根据燃气锅炉8进口温度控制燃气锅炉8的启闭。
[0040] 具体工作原理为：
[0041] 位于电锅炉3出口的第一温度传感器91通过测量电锅炉3出水温度传递给控制器决定第一电动阀41、第二电动阀42、第三电动阀44、第四电动阀45和第五电动阀43的开闭。当电锅炉3出水温度实际测量值位于对应的上限值之上时，打开第一电动阀41、第二电动阀
42和第五电动阀43，关闭其余电动阀；当电锅炉3出水温度实际测量值位于对应的下限值之下时，打开第三电动阀44和第四电动阀45，关闭其余电动阀；当电锅炉3出水温度位于对应的下限值和上限值之间时，打开第一电动阀41，关闭其余电动阀。
[0042] 位于燃气锅炉8进口处的第二温度传感器92通过测量燃气锅炉8进口温度并传递给控制器决定燃气锅炉8的启停。当出口温度大于或等于对应的下限值时，关闭燃气锅炉8；当出口温度小于对应的下限值时，开启燃气锅炉8供热。
[0043] 各个供热机构的运行条件为：
[0044] 电锅炉3单独供热：运行条件为电锅炉3出水温度位于对应的下限值和对应的上限值之间。
[0045] 电锅炉3单独供热和储热水箱7蓄热：运行条件为锅炉出水温度实际测量值位于对应的上限值之上。
[0046] 电锅炉3和储热水箱7联合供热：运行条件为电锅炉3出水温度实际测量值位于对应的下限值之下且燃气锅炉8进口温度大于或等于对应的下限值。
[0047] 电锅炉3、储热水箱7和燃气锅炉8联合供热系统：运行条件为电锅炉3出水温度实际测量值位于对应的下限值之下且燃气锅炉8进口温度小于对应的下限值。
[0048] 优先使用电锅炉3和储热水箱7满足供热需求，其次使用燃气锅炉8供暖。电锅炉3为主要供热装置，储热水箱7和燃气锅炉8为辅助供热装置。
[0049] 风电机组的容量、储热水箱容量、燃气锅炉容量的确定：
[0050] 小区供暖热负荷决定风电机组1容量的大小。为确定合理容量的风电机组1，选择一段时间内小区逐时供暖热负荷曲线。
[0051] 找出曲线上值最大的点作为小区最大供暖热负荷，风电机组1容量选取应以小区最大供暖热负荷、散热损失系数以及风能转换效率来计算，
[0052] 风电机组1的容量为：
[0053]
[0054] 其中：Pw为风电机组1容量； 为t时刻小区供暖热负荷最大值；ε为散热损失系数；λ为风能转换效率。
[0055] 储热水箱7存储的总热量容量在风电机组出力大于用户热负荷和散热损失时选取；所述储热水箱7存储的总热量容量为：
[0056] 选取一段时间的风电机组1逐日输出功率曲线和该小区逐日供暖热负荷曲线。将风电机组1逐日输出功率曲线和该小区逐日供暖热负荷曲线乘上散热损失系数ε放在同一个坐标轴上。在坐标轴上，将风电机组1逐日输出功率曲线减去小区逐日供暖热负荷曲线乘上散热损失系数ε得到逐日差值曲线：
[0057]
[0058]
[0059] 其中： 为逐日差值曲线； 为风电机组1逐日输出功率； 为小区供暖热负荷曲线；Qc为储热水箱存储的总热量；b为从第i天起连续b天逐日差值曲线大于0，[0060] 燃气锅炉8容量大小应在风电出力小于用户70热负荷和散热损失时选取。具体为：
[0061] 将已定容量的风电机组1逐时输出功率曲线以及该小区逐时供暖热负荷曲线乘上散热损失系数ε放在同一个坐标轴上。在坐标轴上，将风电机组1逐时输出功率曲线减去小区逐时供暖热负荷曲线与散热损失系数的乘积得到逐时差值曲线，并将差值曲线乘上燃气锅炉8的裕度系数得到新逐时差值曲线：
[0062]
[0063]
[0064] 其中， 为新逐时差值曲线； 为t时刻风电机组1的输出功率；m为燃气锅炉8裕度系数；Pg为燃气锅炉8容量。
[0065] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
