蓄热式电锅炉原理及建立优化模型分析案例3100字

蓄热式电锅炉原理及建立优化模型分析案例综述目录 1 11.1.1蓄热式电锅炉消纳弃风机理 11.1.2蓄热材料对比 2 3 3 4 4 4 7高电价时放热将会节省大量购电开支，并对电网起到消峰填谷的积极作用，在蓄热式电锅炉基础上填加相应的附属设备水循环系统，就构成了蓄热式电锅炉供暖系统，其工作系统如图1.1所示：整热式电锅炉换热风机变频调速器低压控制柜高压开关柜低压电源换热器1.1.2蓄热材料对比目前由蓄热材料分类主要有水蓄热式电锅炉和固体蓄热式电锅炉这两种，其中水蓄热式电锅炉因为成本低、工艺简单在最开始推广蓄热式电锅炉的时期就被广大用户所接受广泛应用，但是随着蓄热式电锅炉技术和工艺在国内市场的逐渐成熟，水蓄热式电锅炉蓄热和供热强度不足，占地面积大且热量容易溢出导致能量浪费这些缺点越来越明显，更多的用户开始选择固体蓄热式电锅炉。固体蓄热式电锅炉目前在相关技术完善的国家广泛使用，我国最开始的固体蓄热式电锅炉大多来自德国，经过研究人员的不断改善和发展，工艺技术已经比较成熟了。下面是水蓄热式电锅炉和固体蓄热式电锅炉的参数对比，如下表1.1所示：对比项水蓄热式电锅炉固体蓄热式电锅炉蓄热介质水固体合金出水温度可在100℃以下任意设定最高蓄热温度800℃左右热效率系统热损失高低设备成本占地面积适用范围小面积供热高约为水电蓄热锅炉的1/7大面积供热对比上表中出水温度、蓄热温度以及热转换效率我们可(1)固体蓄热式电锅炉的结构热砖、电锅炉将电能转换为热能、热电阻、循环系统水管等等结构组成。具体结构如下图1.2所示：(2)工作原理成原件是蓄热罐、电锅炉、循环系统和PLC控制器。蓄热式电锅炉具体的工作装置储存热能目前蓄热砖所支持最大温度高达800度左右，所蓄热量非常可观。(1)有效蓄热量对于固体电蓄热锅炉中小型用户，通常认为板式换热器进出口温差大于5℃时，炉体蓄热量为有效蓄热量；温差小于5℃时，则称为无效蓄热量。提高有效(2)有效蓄热量影响因素图如图1.3所示：在如上图的蓄热结构体系中，建立最大弃风消纳为目标的优化模型，为了实现这一目标函数我们采取实时监测风电场弃风出力，并且针对他的出力情况随时调整运行(式1.1)锅炉直接供给热负荷所消耗的用电量和t时刻蓄热式电锅炉存入蓄热罐中热量所需W'=W+Wh.in(式1.2)式中，W为t时刻蓄热式电锅炉直接提供给热负荷用户所消耗的电能，Wh.为时2.约束条件主要包括供热负荷约束、功率守恒约束、能量守恒约束、以及设备正常(1)供热负荷约束蓄热式电锅炉系统的根本是为热负荷用户供热，所以系统运行阶段所供热量不应小于该地区热负荷用户的最小热需求量，即：其中Q'为t时刻蓄热式电锅炉实时提供的热量，Qx.min为该地热负荷用户的最小供热需求。式中Q'即t时段系统的供热量包括t时段锅炉直接供热产生的热量以及蓄热罐放热放出的热量，即：Q=Q₈+QG.ou(式1.4)(2)功率平衡约束功率平衡约束包括电功率平衡及热功率平衡，分别为P+P₆'=Ph(式1.5)式中，P↓为t时段弃风功率；P'为弃风电量不能满足优化模型运行时时系统从电网购电量；Ph为t时段蓄热式电锅炉实时运行功率。Qh为t时段蓄热式电锅炉运行产生的实时热量；QG.n为t时段系统向蓄热装置即蓄热罐中所储存的热量。(3)蓄热罐蓄热量约束蓄热罐所的储热量应处于其限值之内，即Qmin≤Q'≤Qmax(式1.6)其中Q!为蓄热罐在t时刻的实时蓄热量；Qmax为蓄热罐正常状态下最大蓄热量，Qmn为蓄热罐正常状态下最小蓄热量。(4)蓄热式电锅炉功率约束0≤ph≤Phmax(式1.7)其中ph为在t时段锅炉实时功率，不大于蓄热式电锅炉最大功率Phmaxo1建立最小设备运行用电成本的目标函数(式1.8)(1)弃风约束研究消纳弃风，所以t时刻所消纳的弃风功率要小于所产生的弃风功率Q.,=Qc-1+H.h(式1.10)Pax.=Pa+Pn(式1.11)其中Q表示在t时刻蓄热式电锅炉所储存的热量；Qe,e-1表示在t-1时刻蓄热式纳的弃风功率；Pn表示蓄热式电锅炉在t时刻所消纳的电网功率。(3)电锅炉功率约束P,《Pmax(式1.12)其中P,为电锅炉在t时刻所产生的功率满足大于0小于最大额定功率。(4)蓄热罐约束Q《Q.《Qm(式1.13)其中Q,为蓄热罐在t时刻所储存的热量，满足大于最小蓄热量小于最大蓄热量。(5)供热约束QA》Q