改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统的制作方法

1.本发明涉及电力设备技术领域，具体地说，涉及改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统。


背景技术：

2.由于我国用电量剧增，原来的电力运行模式已经不再适合，多种新能源在不断补充到发电能源中。而调峰就是通过对以火力发电为主的发电机组进行适时调控使得主电网在合理区间运行，并把能耗控制在一个比较合理的数量之内。为提高疆内新能源消纳能力，特别是缓解调峰困难，国内火电厂的机组利用小时数逐年下降，负荷逐年降低，多数机组在调峰时段已达到机组负荷下限，必须通过改造提高调峰能力。现有技术中，深度调峰的方法主要有机组自身降低负荷、引入旁路调峰和投入锅炉调峰等，其中，投入锅炉调峰具有较高的实用效益。但是单纯的锅炉调峰技术在使用过程中效果有限，无法很好地降低发电机组的上网负荷，消纳清洁能源的能力有效，造成能源浪费。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供了改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统，包括基础建设单元、数据处理单元、智能调控单元和功能应用单元；所述基础建设单元、所述数据处理单元、所述智能调控单元与所述功能应用单元依次通过以太网通讯连接；所述基础建设单元用于提供支持系统运行的基础设及技术等；所述数据处理单元用于对系统运行过程中采集到的基础状态数据进行计算处理；所述智能调控单元用于通过根据数据处理的计算结果对调峰的运行全过程进行调节控制；所述功能应用单元用于结合状态变化及数据计算结果为系统提供扩展应用使运行过程更完善；
5.所述基础建设单元包括设备装置模块、状态感知模块、技术支持模块和网络通信模块；
6.所述数据处理单元包括数据采集模块、数据传输模块、运算解析模块和结果反馈模块；
7.所述智能调控单元包括集中控制模块、分布自治模块、故障管理模块和远程监控模块；
8.所述功能应用单元包括分流管控模块、调峰切换模块、定期统计模块和效果展示模块。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述设备装置模块、所述状态感知模块与所述技术支持模块依次通过以太网通讯连接并独立运行；所述设备装置模块用于提供系统运行基础的各类基础器械设备；所述状态感知模块用于在系统的各设备内外部署的若干带有感知功能的智能传感装置用以采集系统运行过程中的状态数据；所述技术支持模块用于载入多
种智能技术以支持系统的顺滑运行；所述网络通信模块用于给系统的基础层、技术层、控制层及应用层之间建立连接及数据传输的通道。
10.其中，基础设备包括但不限于电厂机组、汽轮机、锅炉、电热锅炉、空冷机、高低压加热器、水泵、换热器等。
11.其中，传感装置包括但不限于流量计、温感器、电磁阀、电流计、功率计等。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述数据采集模块的信号输出端与所述数据传输模块的信号输入端连接，所述数据传输模块的信号输出端与所述运算解析模块的信号输入端连接，所述运算解析模块的信号输出端与所述结果反馈模块的信号输入端连接；所述数据采集模块用于通过各现场传感器实时采集状态数据；所述数据传输模块用于通过以太网通讯技术将采集的数据传输到系统运算层面；所述运算解析模块用于根据采集的数据计算解析调峰值的变化量并根据计算结果对系统运行过程的调节操作提供数据支持；所述结果反馈模块用于系统运行状态数据变化量及调峰变化值传输到控制层面以便及时作出调节。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述集中控制模块、所述分布自治模块、所述故障管理模块与所述远程监控模块并列运行并依次通过以太网通讯连接；所述集中控制模块用于通过工控机对整个调峰系统进行集中统一的管理调控；所述分布自治模块用于分别对调峰系统中的各设备单独进行调控；所述故障管理模块用于实时监测系统中各设备的正常运行状态并按设定程序对突发状况进行线上排障处理；所述远程监控模块用于通过设置的各远程监控摄像头对现场进行监控及通过数据计算结果判识系统的运行过程是否正常。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述分布自治模块包括间接空冷模块、加热分配模块、电热锅炉模块和热能管理模块；所述间接空冷模块、所述加热分配模块、所述电热锅炉模块与所述热能管理模块并列运行；所述间接空冷模块用于管理空冷机的启停过程及状态变化；所述加热分配模块用于管理各个高压或低压加热器的启停过程及分配各个加热器的加热量；所述电热锅炉模块用于管理发电旁支系统中电热锅炉的运行过程；所述热能管理模块用于在调峰及非调峰阶段过程中管理电热锅炉的放热过程及热能分配。
15.作为本技术方案的进一步改进，所述分流管控模块、所述调峰切换模块与所述定期统计模块并列运行，所述定期统计模块的信号输出端与所述效果展示模块的信号输入端连接；所述分流管控模块用于管理分配系统运行过程中经空冷机排放出的高温凝结水流向各个加热器的流量；所述调峰切换模块用于管理调峰或非调峰阶段之间电热锅炉旁支系统的启停切换过程；所述定期统计模块用于定期计算一段时间段内该调峰系统对发电系统的调峰数值量；所述效果展示模块用于将定期计算出的调峰效果结果反馈给用户或上报到厂电管理部门。
16.作为本技术方案的进一步改进，所述分流管控模块中，对高温凝结水的流向及流量分配采用加权平均算法，其计算表达式为：
[0017][0018]
式中，f1 f2
…
f
k
＝n；f1，f2，
…
，f3叫做权，通过数和权的乘积来计算加权平均数。
[0019]
作为本技术方案的进一步改进，所述调峰切换模块管理过程中，切换过程中模式选择的原则由作业优先级算法决定，其计算公式为：
[0020]
pj[i]＝po[i] n*twait
[0021]
其中，po[i]为作业提交时指定的优先级，twait为作业在队列中等待的时间，n为常数因子，随着等待时间的增加，作业优先级动态的增加，直到增加到阈值，即最高优先级。
[0022]
作为本技术方案的进一步改进，所述定期统计模块中，判断调峰效果的计算公式为：
[0023][0024]
其中，p为发电机组调峰前的最大电负荷量，p1为电热锅炉的总电功率，p2为空冷机的总电功率，p3为低压加热器的总电功率，p4为高压加热器的总电功率。
[0025]
本发明的目的之二在于，提供了改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统的运行方法，包括如下步骤：
[0026]
s1、锅炉给水经过锅炉加热后变成蒸汽进入汽轮机发电，发电后的乏汽进入空冷机凝结为凝结水，凝结水选择进入一个或若干低压加热器经加热后进入除氧器，与外界的锅炉补水混合后，再选择进入一个或若干高压加热器经加热后再次进入锅炉，依次循环上述过程；
[0027]
s2、当发电机组无法通过进一步降低负荷来参与调峰时，则通过发电机组给电热锅炉进行供电，电热锅炉启动运行，同时通过设置在凝结水泵后端的电磁阀将部分凝结水分流给换热器；
[0028]
s3、另外通过电磁阀将换热器与主水管连通起来，便于通过换热器将经电热锅炉加热后的预热水通过；
[0029]
s4、系统运行过程中，实时测量各测点的水流量，对比并统计各低压加热器的进水流量和出水流量、换热器的进水流量和出水流量、凝结水的出水总流量和混合水的总流量，获取系统中的水流情况；
[0030]
s5、系统运行过程中，实时测量各测点的水温度，对比各低压加热器的出水温度、换热器的出水温度及混合后的预热水温度，获取系统中的水温变化情况；
[0031]
s6、按对比分析及计算后的结果分别调节各阀门，并按照计算出的水流分配量，控制高温凝结水选择进入各个低压/高压加热器的水量，保证系统中锅炉对凝结水的加热效果，从而保证锅炉负荷始终保持在最低稳燃负荷状态，达到降低电厂实际上网负荷的目的。
[0032]
本发明的目的之三在于，提供了电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统的运行装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统。
[0033]
本发明的目的之四在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统。
[0034]
与现有技术相比，本发明的有益效果：该改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统中，通过在空冷凝结水系统设置由电热锅炉与换热器组成的加热旁路，并着重细化改造高/低压加热器，使与电热锅炉换热后的高温凝结水可选择进入低压加热器或高压加热器中的任意一级，从而在调峰时段可以代替部分或全部的低压加热器的工作，可以使锅炉负荷处于最低稳燃负荷状态，在发电机组自身无法进一步降低负荷参与深度调
峰时可以继续降低发电系统的负荷，提高调峰的效果，达到降低电厂实际上网负荷的目的，促进清洁能源消纳，减少蒸汽用量，并降低电厂煤耗总量，减少能源浪费。
附图说明
[0035]
图1为本发明的整体示例性产品架构框图；
[0036]
图2为本发明的整体系统装置结构图；
[0037]
图3为本发明的局部系统装置结构图之一；
[0038]
图4为本发明的局部系统装置结构图之二；
[0039]
图5为本发明的局部系统装置结构图之三；
[0040]
图6为本发明的局部系统装置结构图之四；
[0041]
图7为本发明的局部系统装置结构图之五；
[0042]
图8为本发明的示例性计算机程序产品结构图。
[0043]
图中各个标号意义为：
[0044]
100、基础建设单元；101、设备装置模块；102、状态感知模块；103、技术支持模块；104、网络通信模块；
[0045]
200、数据处理单元；201、数据采集模块；202、数据传输模块；203、运算解析模块；204、结果反馈模块；
[0046]
300、智能调控单元；301、集中控制模块；302、分布自治模块；3021、间接空冷模块；3022、加热分配模块；3023、电热锅炉模块；3024、热能管理模块；303、故障管理模块；304、远程监控模块；
[0047]
400、功能应用单元；401、分流管控模块；402、调峰切换模块；403、定期统计模块；404、效果展示模块。
具体实施方式
[0048]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
系统实施例
[0050]
如图1
‑
图8所示，本实施例提供了改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统，包括基础建设单元100、数据处理单元200、智能调控单元300和功能应用单元400；基础建设单元100、数据处理单元200、智能调控单元300与功能应用单元400依次通过以太网通讯连接；基础建设单元100用于提供支持系统运行的基础设及技术等；数据处理单元200用于对系统运行过程中采集到的基础状态数据进行计算处理；智能调控单元300用于通过根据数据处理的计算结果对调峰的运行全过程进行调节控制；功能应用单元400用于结合状态变化及数据计算结果为系统提供扩展应用使运行过程更完善；
[0051]
基础建设单元100包括设备装置模块101、状态感知模块102、技术支持模块103和网络通信模块104；
[0052]
数据处理单元200包括数据采集模块201、数据传输模块202、运算解析模块203和
结果反馈模块204；
[0053]
智能调控单元300包括集中控制模块301、分布自治模块302、故障管理模块303和远程监控模块304；
[0054]
功能应用单元400包括分流管控模块401、调峰切换模块402、定期统计模块403和效果展示模块404。
[0055]
本实施例中，设备装置模块101、状态感知模块102与技术支持模块103依次通过以太网通讯连接并独立运行；设备装置模块101用于提供系统运行基础的各类基础器械设备；状态感知模块102用于在系统的各设备内外部署的若干带有感知功能的智能传感装置用以采集系统运行过程中的状态数据；技术支持模块103用于载入多种智能技术以支持系统的顺滑运行；网络通信模块104用于给系统的基础层、技术层、控制层及应用层之间建立连接及数据传输的通道。
[0056]
其中，基础设备包括但不限于电厂机组、汽轮机、锅炉、电热锅炉、空冷机、高低压加热器、水泵、换热器等。
[0057]
其中，传感装置包括但不限于流量计、温感器、电磁阀、电流计、功率计等。
[0058]
本实施例中，数据采集模块201的信号输出端与数据传输模块202的信号输入端连接，数据传输模块202的信号输出端与运算解析模块203的信号输入端连接，运算解析模块203的信号输出端与结果反馈模块204的信号输入端连接；数据采集模块201用于通过各现场传感器实时采集状态数据；数据传输模块202用于通过以太网通讯技术将采集的数据传输到系统运算层面；运算解析模块203用于根据采集的数据计算解析调峰值的变化量并根据计算结果对系统运行过程的调节操作提供数据支持；结果反馈模块204用于系统运行状态数据变化量及调峰变化值传输到控制层面以便及时作出调节。
[0059]
本实施例中，集中控制模块301、分布自治模块302、故障管理模块303与远程监控模块304并列运行并依次通过以太网通讯连接；集中控制模块301用于通过工控机对整个调峰系统进行集中统一的管理调控；分布自治模块302用于分别对调峰系统中的各设备单独进行调控；故障管理模块303用于实时监测系统中各设备的正常运行状态并按设定程序对突发状况进行线上排障处理；远程监控模块304用于通过设置的各远程监控摄像头对现场进行监控及通过数据计算结果判识系统的运行过程是否正常。
[0060]
进一步地，分布自治模块302包括间接空冷模块3021、加热分配模块3022、电热锅炉模块3023和热能管理模块3024；间接空冷模块3021、加热分配模块3022、电热锅炉模块3023与热能管理模块3024并列运行；间接空冷模块3021用于管理空冷机的启停过程及状态变化；加热分配模块3022用于管理各个高压或低压加热器的启停过程及分配各个加热器的加热量；电热锅炉模块3023用于管理发电旁支系统中电热锅炉的运行过程；热能管理模块3024用于在调峰及非调峰阶段过程中管理电热锅炉的放热过程及热能分配。
[0061]
本实施例中，分流管控模块401、调峰切换模块402与定期统计模块403并列运行，定期统计模块403的信号输出端与效果展示模块404的信号输入端连接；分流管控模块401用于管理分配系统运行过程中经空冷机排放出的高温凝结水流向各个加热器的流量；调峰切换模块402用于管理调峰或非调峰阶段之间电热锅炉旁支系统的启停切换过程；定期统计模块403用于定期计算一段时间段内该调峰系统对发电系统的调峰数值量；效果展示模块404用于将定期计算出的调峰效果结果反馈给用户或上报到厂电管理部门。
[0062]
具体地，分流管控模块401中，对高温凝结水的流向及流量分配采用加权平均算法，其计算表达式为：
[0063][0064]
式中，f1 f2
…
f
k
＝n；f1，f2，
…
，f3叫做权，通过数和权的乘积来计算加权平均数。
[0065]
具体地，调峰切换模块402管理过程中，切换过程中模式选择的原则由作业优先级算法决定，其计算公式为：
[0066]
pj[i]＝po[i] n*twait
[0067]
其中，po[i]为作业提交时指定的优先级，twait为作业在队列中等待的时间，n为常数因子，随着等待时间的增加，作业优先级动态的增加，直到增加到阈值，即最高优先级。
[0068]
具体地，定期统计模块403中，判断调峰效果的计算公式为：
[0069][0070]
其中，p为发电机组调峰前的最大电负荷量，p1为电热锅炉的总电功率，p2为空冷机的总电功率，p3为低压加热器的总电功率，p4为高压加热器的总电功率。
[0071]
方法实施例
[0072]
本实施例的目的在于，提供改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统的运行方法，包括如下步骤：
[0073]
s1、锅炉给水经过锅炉加热后变成蒸汽进入汽轮机发电，发电后的乏汽进入空冷机凝结为凝结水，凝结水选择进入一个或若干低压加热器经加热后进入除氧器，与外界的锅炉补水混合后，再选择进入一个或若干高压加热器经加热后再次进入锅炉，依次循环上述过程；
[0074]
s2、当发电机组无法通过进一步降低负荷来参与调峰时，则通过发电机组给电热锅炉进行供电，电热锅炉启动运行，同时通过设置在凝结水泵后端的电磁阀将部分凝结水分流给换热器；
[0075]
s3、另外通过电磁阀将换热器与主水管连通起来，便于通过换热器将经电热锅炉加热后的预热水通过；
[0076]
s4、系统运行过程中，实时测量各测点的水流量，对比并统计各低压加热器的进水流量和出水流量、换热器的进水流量和出水流量、凝结水的出水总流量和混合水的总流量，获取系统中的水流情况；
[0077]
s5、系统运行过程中，实时测量各测点的水温度，对比各低压加热器的出水温度、换热器的出水温度及混合后的预热水温度，获取系统中的水温变化情况；
[0078]
s6、按对比分析及计算后的结果分别调节各阀门，并按照计算出的水流分配量，控制高温凝结水选择进入各个低压/高压加热器的水量，保证系统中锅炉对凝结水的加热效果，从而保证锅炉负荷始终保持在最低稳燃负荷状态，达到降低电厂实际上网负荷的目的。
[0079]
计算机程序产品实施例
[0080]
参阅图1，示出了本发明示例性产品架构框图，包括锅炉，锅炉产生过热蒸汽传输到与电厂发电机配套的汽轮机，汽轮机的部分乏汽直接选择进入一级或若干级高压加热器中，汽轮机的另外部分乏汽进入间接空冷系统空冷成凝结水，凝结水经凝结水泵传输后选
择进入一级或若干级低压加热器中，同时低压加热器外设置由换热器和电热锅炉组成的旁支系统，另外外界补水经除氧器进入主水管，低压加热后的水与外界补水混合、再经给水泵混合入高压加热的水中，最后所有混合水作为锅炉补水循环回到锅炉内。
[0081]
参阅图8，示出了改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统的运行装置结构示意图，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
[0082]
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统。
[0083]
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
[0084]
此外，本发明还提供了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统。
[0085]
可选的，本发明还提供了包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面改进的电热锅炉配合间接空冷机组参与深度调峰的系统。
[0086]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
[0087]
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仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。