本發(fā)明屬于熱交換管理技術領域，特別是涉及一種基于冷熱電聯(lián)產(chǎn)的儲熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)方法。

背景技術：

隨著工業(yè)的發(fā)展、人們生活質(zhì)量的提高，人們對電、熱、冷的需求越來越大?，F(xiàn)在的供能方式基本都是集中式供應，這種供能方式，供能側與負荷側一般相距較遠，會有大量能量損失在傳輸過程中。另外，對于供電而言，雖然現(xiàn)在存在多種發(fā)電方式，但是以消耗化石能源為主的火力發(fā)電仍然是現(xiàn)在發(fā)電的主要方式。而傳統(tǒng)的火力發(fā)電方式對一次能源的利用率普遍偏低，只有40％左右，存在能源的極大浪費現(xiàn)象，并且大量的化石燃料的燃燒還會釋放大量的含氮含硫化合物，對環(huán)境造成嚴重的污染。如何提高能源的利用率成了人們急需解決的問題。因此，作為一種能源集成系統(tǒng)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)逐漸走進了人們的視野，其符合能的梯級利用原則。通過各種熱力過程的有機結合，使系統(tǒng)內(nèi)的中、低溫熱能得以合理利用，相對于集中供能系統(tǒng)的能量利用率可以大幅度提高。由于效率提高導致的排放下降及自身性能的改善，使冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的環(huán)保性能優(yōu)良。冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)因靈活性強、初投資低、可靠性強和輸電損失小等特點在世界范圍內(nèi)越來越受到重視。毫無疑問，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)將成為能源應用領域一個重要的新方向，在商業(yè)、建筑等能源系統(tǒng)中得到廣泛的應用。

由于冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)相對于集中式供能系統(tǒng)而言，受到的制約因素更多，要同時受到用戶側用電量、用熱量和用冷量變化的影響；同時，由于冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)規(guī)模一般較小，更增加了負荷的相對波動性和負荷波動對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。若是直接通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動力子系統(tǒng)的輸出功率來對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行實時調(diào)節(jié)，就需要頻繁調(diào)整動力子系統(tǒng)輸出功率以及發(fā)電、供熱的能量分配系數(shù)，這會使得系統(tǒng)在大部分時間都工作在脫離額定狀態(tài)下，這樣不但會降低系統(tǒng)整體的能源利用率，還要投入大量的人力、財力對系統(tǒng)進行維護與管理；另外，長時間工作在脫離額定的狀態(tài)下會大大降低系統(tǒng)的使用壽命。

儲熱系統(tǒng)在現(xiàn)代的生產(chǎn)生活中應用極其廣泛，其方便實用，可以實現(xiàn)能量在時間、空間上的調(diào)度，可以實現(xiàn)對能量的緩沖、補給功能，可以增加系統(tǒng)工作的平穩(wěn)性和調(diào)節(jié)靈敏性。將儲熱裝置結合到冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中可以使冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的整體工作性能得到極大的改善，可以降低系統(tǒng)的運行、維護成本，改善系統(tǒng)調(diào)節(jié)的平滑性，增加系統(tǒng)的適用范圍，使冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，尤其是小型冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展與推廣更具優(yōu)勢。若是儲熱裝置能夠兼顧對電能的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)兩種能源間的有機結合，將會使冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)更具靈活性與實用性。

目前來看，冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中儲熱裝置的發(fā)展還不夠完善?，F(xiàn)有冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中儲熱裝置的應用普遍較少，已經(jīng)應用的儲熱裝置多數(shù)都是采用單純接觸式換熱方法，如高溫熱水或蒸汽通過熱對流、熱傳導與流經(jīng)熱水與蒸汽的管壁間的熱交換以及管壁與儲熱材料通過熱傳導進行熱交換，然后與冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進行連接，以實現(xiàn)單純的系統(tǒng)余熱吸收和補給。這種儲熱裝置的能量調(diào)節(jié)形式單一，并且在與多負荷、負荷變化大、負荷變化無規(guī)律的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)配合時，跟隨性能不好，儲熱效果不理想。這不利于冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，尤其是小、微型冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的推廣。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種基于冷熱電聯(lián)產(chǎn)的儲熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其調(diào)節(jié)方法，其解決了現(xiàn)有冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中儲熱裝置能量調(diào)節(jié)形式單一、儲熱效果不理想的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種基于冷熱電聯(lián)產(chǎn)的儲熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括PLC控制器組件、上位機、補燃式余熱鍋爐、分流調(diào)節(jié)組件、儲熱箱組、電加熱組件、余熱調(diào)度組件及用戶負荷母線；

所述分流調(diào)節(jié)組件包括第四變頻器、第六循環(huán)水泵、第三安全閥、第一流量調(diào)節(jié)閥、第二流量調(diào)節(jié)閥、第五溫度傳感器、一號三通水管接頭和二號三通水管接頭；所述余熱調(diào)度組件包括片式換熱器、第一螺紋閥門、第二螺紋閥門、第一變頻器、第二變頻器、第一循環(huán)水泵、第二循環(huán)水泵、吸收式熱泵、吸收式制冷機、熱水調(diào)節(jié)組件、第一溫度傳感器和第二溫度傳感器；所述用戶負荷母線包括采暖負荷母線、制冷負荷母線、熱水負荷母線、第四循環(huán)水泵、第五循環(huán)水泵、第一安全閥和第二安全閥；

所述補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處安放有內(nèi)置溫度傳感器，第四變頻器接第六循環(huán)水泵，第六循環(huán)水泵的入水口和出水口分別與補燃式余熱鍋爐的出水口和第三安全閥的入水口相連，第三安全閥的出水口與第一流量調(diào)節(jié)閥的匯流口相連，第一流量調(diào)節(jié)閥的第一分流口和第二分流口分別與一號三通水管接頭的第一端口和片式換熱器的高溫熱水入口相連；所述第二流量調(diào)節(jié)閥的匯流口與片式換熱器的高溫熱水出口相連，第五溫度傳感器置于第二流量調(diào)節(jié)閥與片式換熱器之間，第二流量調(diào)節(jié)閥的第一分流口和第二分流口分別與一號三通水管接頭的第二端口和二號三通水管接頭的第一端口相連，所述二號三通水管接頭的第二端口與補燃式余熱鍋爐的入水口相連，一號三通水管接頭的第三端口與儲熱箱組的進水母線相連，二號三通水管接頭的第三端口與儲熱箱組的出水母線相連；所述片式換熱器的第一低溫熱水出口、第一低溫熱水入口、第二低溫熱水出口和第二低溫熱水入口分別與第一螺紋閥門的一端、吸收式熱泵出水口、第二螺紋閥門的一端和吸收式制冷機出水口相連，第一螺紋閥門的另一端與第一循環(huán)水泵的入水口相連，第一循環(huán)水泵的出水口與吸收式熱泵入水口相連，第一變頻器接第一循環(huán)水泵，吸收式熱泵與所述用戶負荷母線中的采暖負荷母線相連，在吸收式熱泵與采暖負荷母線之間接有第一溫度傳感器；第二螺紋閥門的另一端與第二循環(huán)水泵的入水口相連，第二循環(huán)水泵的出水口與吸收式制冷機入水口相連，第二變頻器接第二循環(huán)水泵，吸收式制冷機與用戶負荷母線中的制冷負荷母線相連，在吸收式制冷機與制冷負荷母線之間接有第二溫度傳感器；片式換熱器的第三低溫熱水出口和第三低溫熱水入口與所述熱水調(diào)節(jié)組件的輸入端相連，熱水調(diào)節(jié)組件的輸出端與用戶負荷母線中的熱水負荷母線相連；所述第四循環(huán)水泵和第一安全閥串聯(lián)在采暖負荷母線中，第五循環(huán)水泵和第二安全閥串聯(lián)在制冷負荷母線中，采暖負荷母線、制冷負荷母線和熱水負荷母線并行與用戶單元相連；所述電加熱組件與儲熱箱組相連，所述補燃式余熱鍋爐、分流調(diào)節(jié)組件、儲熱箱組、電加熱組件、余熱調(diào)度組件、用戶負荷母線和上位機均與所述PLC控制器組件相連。

所述熱水調(diào)節(jié)組件包括保溫水箱、第三螺紋閥門、第三變頻器、第三循環(huán)水泵、自動排氣閥、液位傳感器、攪拌器、第三溫度傳感器、增壓水泵、第三流量調(diào)節(jié)閥和排污球閥；液位傳感器和攪拌器安置于保溫水箱上部，保溫水箱下部開有排污口，排污口與排污球閥相連，第三螺紋閥門的一端與片式換熱器的第三低溫熱水出口相連，另一端與第三循環(huán)水泵入水口相連，第三循環(huán)水泵出水口與保溫水箱入水口相連，在第三循環(huán)水泵的出水口與保溫水箱之間接有自動排氣閥，第三變頻器接第三循環(huán)水泵；保溫水箱的出水口與第三流量調(diào)節(jié)閥的第二分流口相連，第三流量調(diào)節(jié)閥的第一分流口與自來水供應接口相連，第三流量調(diào)節(jié)閥的匯流口與片式換熱器的第三低溫熱水入口相連；保溫水箱的熱水供應口連接增壓水泵，在保溫水箱與增壓水泵之間設有第三溫度傳感器，增壓水泵連接用戶負荷母線中的熱水負荷母線。

所述儲熱箱組包括若干個儲熱單元、CCHP冗余電量電儲熱母線、市電電儲熱母線、換熱水管進水母線和換熱水管出水母線；所述儲熱單元包括金屬箱殼、保溫巖棉、儲熱層、換熱水管、第一電加熱絲、第二電加熱絲、第三電加熱絲、第四電加熱絲和第四溫度傳感器組；在所述金屬箱殼的側面開有強電加熱孔和信號采集孔，在金屬箱殼外表面的底部固定有安全地線，所述金屬箱殼內(nèi)置有儲熱層，在金屬箱殼與儲熱層之間安放有保溫巖棉；所述儲熱層由六塊縱向布置的儲熱磚組成，在六塊儲熱磚之間從下至上形成五個界面，分別為第一界面、第二界面、第三界面、第四界面和第五界面；在第一界面處的兩塊儲熱磚上刻有凹槽并放置有第一電加熱絲和第二電加熱絲，在第五界面處的兩塊儲熱磚上刻有凹槽并放置有第三電加熱絲和第四電加熱絲，在第二界面處的兩塊儲熱磚和第四界面處的兩塊儲熱磚上均刻有凹槽并放置有換熱水管；各儲熱單元的換熱水管進水端口接換熱水管進水母線，出水端口接換熱水管出水母線，第一電加熱絲與第三電加熱絲并聯(lián)后經(jīng)強電加熱孔引出后連接CCHP冗余電量電儲熱母線，第二電加熱絲與第四電加熱絲并聯(lián)后經(jīng)強電加熱孔引出后連接市電電儲熱母線；在第三界面處的儲熱磚上前后兩側共設有四個槽眼，在槽眼內(nèi)安置有第四溫度傳感器組，所述第四溫度傳感器組經(jīng)信號采集孔引出后連接所述PLC控制器組件。

所述電加熱組件包括電儲熱開關、第一熔斷器、第二熔斷器、繼電器、CCHP冗余電量母線和市電交流母線；所述電儲熱開關的一端與市電交流母線相連，另一端與第一熔斷器的一端相連，第一熔斷器的另一端經(jīng)繼電器與市電電儲熱母線相連，繼電器與PLC控制器組件相連；第二熔斷器的一端與CCHP冗余電量母線相連，另一端與CCHP冗余電量電儲熱母線相連。

所述的基于冷熱電聯(lián)產(chǎn)的儲熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，包括如下步驟：

步驟1：設定系統(tǒng)初始化參數(shù)；具體包括設定補燃式余熱鍋爐的內(nèi)置溫度傳感器、分流調(diào)節(jié)組件中的第五溫度傳感器、余熱調(diào)度組件中的第一溫度傳感器、第二溫度傳感器及熱水調(diào)節(jié)組件中的第三溫度傳感器的參數(shù)值，設定儲熱箱組的儲熱上限溫度閾值和儲熱下限溫度閾值、儲熱箱組進行市電電儲熱的時間范圍、儲熱箱組進行市電電儲熱的儲熱上限溫度閾值和儲熱下限溫度閾值及熱水調(diào)節(jié)組件的參考水位，計算第三流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)的上下限閾值并設定其初始開度為其下限閾值，設定分流調(diào)節(jié)組件中的第六循環(huán)水泵的熱水流速下限值，計算分流調(diào)節(jié)組件中的第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)上下限閾值并設定其初始值為其下限閾值，計算分流調(diào)節(jié)組件中的第一流量調(diào)節(jié)閥和第二流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)的上下限閾值并設定其初始開度為其下限閾值，計算補燃式余熱鍋爐的補燃量上下限閾值并設定其初始值為其下限閾值；

步驟2：系統(tǒng)啟動與參數(shù)整定；根據(jù)不同季節(jié)調(diào)節(jié)第一螺紋閥門、第二螺紋閥門和第三螺紋閥門；若為冬季，則開啟第一螺紋閥門、第三螺紋閥門、第四循環(huán)水泵和增壓水泵，閉合電加熱組件的電儲熱開關，對電加熱組件中的繼電器輸出斷開信號；若為夏季，則開啟第二螺紋閥門、第三螺紋閥門、第五循環(huán)水泵和增壓水泵，閉合電加熱組件的電儲熱開關，對電加熱組件中的繼電器輸出斷開信號；

步驟3：進行外環(huán)母線供能調(diào)節(jié)；若為冬季，則運行冬季模式；若為夏季，則運行夏季模式；根據(jù)運行模式的不同對余熱調(diào)度組件進行調(diào)節(jié)，維持用戶負荷母線的溫度恒定；

步驟4：進行內(nèi)環(huán)負荷供能調(diào)節(jié)；采集分流調(diào)節(jié)組件中第五溫度傳感器的值，通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥和第二流量調(diào)節(jié)閥的開度、第四變頻器的頻率和補燃式余熱鍋爐的補燃量維持第五溫度傳感器所在管道中熱水溫度的恒定；

步驟5：進行余熱回收能量調(diào)節(jié)；采集儲熱箱組中各儲熱單元的第四溫度傳感器組的值，并求其平均值，作為儲熱箱組的溫度，采集補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值，通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥和第二流量調(diào)節(jié)閥的開度及第四變頻器的頻率，調(diào)節(jié)補燃式余熱鍋爐排出的低溫煙氣的溫度；

步驟6：進行市電儲熱能量調(diào)節(jié)；實時獲取當?shù)貢r間，通過調(diào)節(jié)電加熱組件中繼電器的通斷，控制通過市電進行的電儲熱；

步驟7：判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障或者季節(jié)變化而收到停機信號，若是，則系統(tǒng)工作結束，若否，則返回執(zhí)行步驟3。

步驟1中所述的計算分流調(diào)節(jié)組件中的第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)上限閾值f_H和頻率調(diào)節(jié)下限閾值f_L，其具體方法如下：

循環(huán)水管中熱水受到的阻力包括熱水與管壁的摩擦產(chǎn)生的摩擦力p_y和熱水與閥門和接頭的摩擦產(chǎn)生的摩擦力p_j，則：

式中，λ為管壁阻力系數(shù)，無量綱；l為管道長度，d為管道直徑，ρ為熱水密度，v為熱水流速；ξ_i為各閥門與接頭阻力系數(shù)，無量綱；i為閥門和接頭編號，n為閥門和接頭總數(shù)；

計算熱水流動過程中受到的總阻力P_∑：p_Σ＝p_y+p_j (2)

折算到水泵上的負載轉矩T_L(v)為：

式中，R為水泵葉輪半徑，則最小轉速下的負載轉矩T_L-min：

T_L-min＝T_L(v_min) (4)

根據(jù)三相交流電機的機械特性曲線和轉速與轉差率的關系式，則有：

式中，T為電動機的輸出轉矩，p為水泵的電動機相數(shù)，E為水泵的單相電樞電動勢，f為電樞電流的頻率，s為轉差率，r₂為轉子電阻折算值，L_l2為轉子每相漏電感折算值，n為電動機輸出轉速；

令式(5)中的T＝T_L(v_min)，聯(lián)立式(6)，求出第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)下限閾值f_L；

電動機在額定頻率50Hz以上調(diào)速時為恒功率調(diào)速，循環(huán)水泵中電動機的最大輸出轉矩T_max為：

式中，L_l1為電動機定子的漏電感；對應最大輸出轉矩下的轉差率s_m為：

將電動機的額定電壓與額定頻率代入式(7)和式(8)，求出在額定電壓和額定頻率下循環(huán)水泵中電動機的最大輸出轉矩T_max-0和對應的轉差率s_m-0；聯(lián)立式(6)和式(8)，求出最大輸出轉矩下電動機的對應輸出轉速n₀，將v＝n₀·2πR代入到式(4)中，求出此轉速下的負載轉矩T_L-0；

當在基頻以上調(diào)速時，E保持不變，由式(7)近似得出T_max∝1/f²，即：

式中，k為頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，f₀為電動機的額定頻率；由式(8)近似得出s_m∝1/f，即：

當輸入頻率大于電動機額定頻率時，s_m對應的電動機輸出轉速n為：

根據(jù)下式求得熱水流速v：

聯(lián)立式(3)和式(13)，求出在該轉速n下電動機的負載轉矩T_L；

在滿足一定安全裕度的情況下有：

式中，K_S為安全系數(shù)；

聯(lián)立式(3)、式(13)和式(14)，求得第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)上限閾值f_H。

步驟3中所述的進行外環(huán)母線供能調(diào)節(jié)；若為冬季，則運行冬季模式；若為夏季，則運行夏季模式；根據(jù)運行模式的不同對余熱調(diào)度組件進行調(diào)節(jié)，維持用戶負荷母線的溫度恒定，具體包括如下步驟：

步驟3.1：進行外環(huán)母線供能調(diào)節(jié)；若為冬季，則運行冬季模式，并執(zhí)行步驟3.1.1；若為夏季，則運行夏季模式，并執(zhí)行步驟3.1.2；

步驟3.1.1：采集第一溫度傳感器和第三溫度傳感器的值以及熱水調(diào)節(jié)組件的液位值，判斷第一溫度傳感器的值是否大于其參考溫度值；若是，執(zhí)行步驟3.1.1.1；若否，則執(zhí)行步驟3.1.1.2；

步驟3.1.1.1：根據(jù)第一溫度傳感器的值，計算第一變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量減小第一變頻器的頻率，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.1.1.2：根據(jù)第一溫度傳感器的值，計算第一變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量增加第一變頻器的頻率，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.1.2：采集第二溫度傳感器和第三溫度傳感器的值以及熱水調(diào)節(jié)組件的液位值，判斷第二溫度傳感器的值是否大于其參考溫度值；若是，執(zhí)行步驟3.1.2.1；若否，則執(zhí)行步驟3.1.2.2；

步驟3.1.2.1：根據(jù)第二溫度傳感器的值，計算第二變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量減小第二變頻器的頻率，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.1.2.2：根據(jù)第二溫度傳感器的值，計算第二變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量增加第二變頻器的頻率，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.2：判斷第三溫度傳感器的值是否大于其參考溫度值；若是，執(zhí)行步驟3.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟3.4；

步驟3.3：根據(jù)第三溫度傳感器的值，計算第三變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量減小第三變頻器的頻率，轉去執(zhí)行步驟3.5；

步驟3.4：根據(jù)第三溫度傳感器的值，計算第三變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量增加第三變頻器的頻率；

步驟3.5：判斷熱水調(diào)節(jié)組件的液位值是否小于其參考值；若是，執(zhí)行步驟3.6；若否，則轉去執(zhí)行步驟3.7；

步驟3.6：根據(jù)熱水調(diào)節(jié)組件的液位值，計算第三流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量增加第三流量調(diào)節(jié)閥的開度，同時增加第三變頻器的頻率，使得流經(jīng)第三流量調(diào)節(jié)閥第二分流口的流量與調(diào)節(jié)第三流量調(diào)節(jié)閥的開度前一樣，轉去執(zhí)行步驟3.8；

步驟3.7：根據(jù)熱水調(diào)節(jié)組件的液位值，計算第三流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量減小第三流量調(diào)節(jié)閥的開度，同時減小第三變頻器的頻率，使得流經(jīng)第三流量調(diào)節(jié)閥第二分流口的流量與調(diào)節(jié)第三流量調(diào)節(jié)閥的開度前一樣；

步驟3.8：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

步驟4中所述的進行內(nèi)環(huán)負荷供能調(diào)節(jié)；采集分流調(diào)節(jié)組件中第五溫度傳感器的值，通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥和第二流量調(diào)節(jié)閥的開度、第四變頻器的頻率和補燃式余熱鍋爐的補燃量維持第五溫度傳感器所在管道中熱水溫度的恒定，具體包括如下步驟：

步驟4.1：進行內(nèi)環(huán)負荷供能調(diào)節(jié)；采集分流調(diào)節(jié)組件中第五溫度傳感器的值；

步驟4.2：判斷第五溫度傳感器的值是否大于其參考溫度值；若是，執(zhí)行步驟4.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.11；

步驟4.3：判斷補燃式余熱鍋爐的補燃量是否大于其補燃量調(diào)節(jié)下限閾值；若是，執(zhí)行步驟4.4；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.5；

步驟4.4：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算補燃式余熱鍋爐的補燃調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該補燃調(diào)節(jié)量減小補燃式余熱鍋爐的補燃量，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.5：判斷第四變頻器的頻率是否大于其頻率調(diào)節(jié)下限閾值；若是，執(zhí)行步驟4.6；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.7；

步驟4.6：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量減小第四變頻器的頻率，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.7：判斷第二流量調(diào)節(jié)閥的開度是否大于其開度調(diào)節(jié)下限閾值；若是，執(zhí)行步驟4.8；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.9；

步驟4.8：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算第二流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量減小第二流量調(diào)節(jié)閥的開度，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.9：判斷第一流量調(diào)節(jié)閥的開度是否小于其開度調(diào)節(jié)上限閾值；若是，執(zhí)行步驟4.10；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.10：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算第一流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量增加第一流量調(diào)節(jié)閥的開度，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.11：判斷第一流量調(diào)節(jié)閥的開度是否大于其開度調(diào)節(jié)下限閾值；若是，執(zhí)行步驟4.12；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.13；

步驟4.12：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算第一流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量減小第一流量調(diào)節(jié)閥的開度，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.13：判斷第二流量調(diào)節(jié)閥的開度是否小于其開度調(diào)節(jié)上限閾值；若是，執(zhí)行步驟4.14；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.15；

步驟4.14：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算第二流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量增加第二流量調(diào)節(jié)閥的開度，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.15：判斷第四變頻器的頻率是否小于其頻率調(diào)節(jié)上限閾值；若是，執(zhí)行步驟4.16；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.17；

步驟4.16：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量增加第四變頻器的頻率，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.17：根據(jù)第五溫度傳感器的值，計算補燃式余熱鍋爐的補燃調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該補燃調(diào)節(jié)量增加補燃式余熱鍋爐的補燃量；

步驟4.18：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

步驟5中所述的進行余熱回收能量調(diào)節(jié)；采集儲熱箱組中各儲熱單元的第四溫度傳感器組的值，并求其平均值，作為儲熱箱組的溫度，采集補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值，通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥和第二流量調(diào)節(jié)閥的開度及第四變頻器的頻率，調(diào)節(jié)補燃式余熱鍋爐排出的低溫煙氣的溫度，具體包括如下步驟：

步驟5.1：進行余熱回收能量調(diào)節(jié)；采集儲熱箱組中各儲熱單元的第四溫度傳感器組的值，并求其平均值，作為儲熱箱組的溫度，采集補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值；

步驟5.2：判斷補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值是否大于其參考溫度值；若是，執(zhí)行步驟5.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.3：判斷儲熱箱組的溫度值是否小于其預設的儲熱上限溫度參考閾值；若是，執(zhí)行步驟5.4；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.4：判斷第二流量調(diào)節(jié)閥的開度是否大于其開度調(diào)節(jié)下限閾值；若是，執(zhí)行步驟5.5；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.6；

步驟5.5：根據(jù)補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值，計算第二流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量減小第二流量調(diào)節(jié)閥的開度，同時減小第四變頻器的頻率，以維持流經(jīng)片式換熱器高溫側的熱水流速恒定，轉去執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.6：判斷第一流量調(diào)節(jié)閥的開度是否小于其開度調(diào)節(jié)上限閾值；若是，執(zhí)行步驟5.7；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.7：根據(jù)補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值，計算第一流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量增加第一流量調(diào)節(jié)閥的開度，同時增加第四變頻器的頻率，以維持流經(jīng)片式換熱器高溫側的熱水流速恒定；

步驟5.8：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

步驟6中所述的進行市電儲熱能量調(diào)節(jié)；實時獲取當?shù)貢r間，通過調(diào)節(jié)電加熱組件中繼電器的通斷，控制通過市電進行的電儲熱，具體包括如下步驟：

步驟6.1：進行市電儲熱能量調(diào)節(jié)；實時獲取當?shù)貢r間；

步驟6.2：判斷當?shù)貢r間是否在市電低電價時間范圍內(nèi)；若是，執(zhí)行步驟6.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟6.7；

步驟6.3：判斷儲熱箱組的溫度值是否大于其預設的市電電儲熱的儲熱上限溫度參考閾值；若是，執(zhí)行步驟6.4；若否，則轉去執(zhí)行步驟6.5；

步驟6.4：斷開繼電器，轉去執(zhí)行步驟6.7；

步驟6.5：判斷儲熱箱組的溫度值是否大于其預設的市電電儲熱的儲熱下限溫度參考閾值；若是，執(zhí)行步驟6.7；若否，則執(zhí)行步驟6.6；

步驟6.6：閉合繼電器；

步驟6.7：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明可對用戶的采暖、制冷和熱水需求進行全面自動調(diào)節(jié)，其儲、放熱調(diào)節(jié)平滑，儲熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用模塊化結構，可根據(jù)用戶的冷熱電需求比例靈活調(diào)節(jié)儲熱單元的數(shù)目與連接方式。本發(fā)明在保證動力子系統(tǒng)額定工作狀態(tài)不變的前提下，將多余電量轉化成易于存儲的熱量進行存儲，實現(xiàn)了對系統(tǒng)產(chǎn)生電量、熱量的二次調(diào)節(jié)；另外，本發(fā)明可以對存在分時電價的地區(qū)，采用分層溫度閾值設置方式，在市電電價較低的時間段，進行市電的自動電儲熱。同時，本發(fā)明還可以實現(xiàn)對用戶的熱水負荷恒溫恒壓供給，對用戶熱水需求的大范圍波動以及短時間自來水斷水起到很好的緩沖作用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一個實施例的模塊連接圖；

圖2為本發(fā)明的一個實施例的整體結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的一個實施例的分流調(diào)節(jié)組件的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的一個實施例的儲熱箱組中各儲熱單元之間的連接圖；

圖5為本發(fā)明的一個實施例的儲熱單元的結構示意圖；

圖6為圖5中的儲熱單元的截面圖；

圖7為本發(fā)明的一個實施例的電加熱組件的結構示意圖；

圖8為本發(fā)明的一個實施例的余熱調(diào)度組件的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明的一個實施例的調(diào)節(jié)方法的主程序流程圖；

圖10為本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法中步驟3的子程序流程圖；

圖11為本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法中步驟4的子程序流程圖；

圖12為本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法中步驟5的子程序流程圖；

圖13為本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法中步驟6的子程序流程圖；

圖中：1-補燃式余熱鍋爐；2-分流調(diào)節(jié)組件；21-第六循環(huán)水泵；22-第三安全閥；23-第一流量調(diào)節(jié)閥；24-第二流量調(diào)節(jié)閥；25-第五溫度傳感器；26-一號三通水管接頭；27-二號三通水管接頭；28-第四變頻器；3-儲熱箱組；30-儲熱單元；31-金屬箱殼；31a-槽眼；31b-強電加熱孔；31c-信號采集孔；32-保溫巖棉；33-換熱水管；34a-第一電加熱絲；34b-第二電加熱絲；34c-第三電加熱絲；34d-第四電加熱絲；35-第四溫度傳感器組；36-安全地線；37-儲熱層；38a-第一界面；38b-第二界面；38c-第三界面；38d-第四界面；38e-第五界面；39-儲熱磚；4-電加熱組件；41-第一熔斷器；42-第二熔斷器；43-電儲熱開關；44-繼電器；5-余熱調(diào)度組件；51a-第一螺紋閥門；51b-第一循環(huán)水泵；51c-第一溫度傳感器；51d-第一變頻器；52-吸收式熱泵；53a-第二螺紋閥門；53b-第二循環(huán)水泵；53c-第二溫度傳感器；53d-第二變頻器；54-吸收式制冷機；55-熱水調(diào)節(jié)組件；55a-第三螺紋閥門；55b-第三循環(huán)水泵；55c-自動排氣閥；55d-液位傳感器；55e-攪拌器；55f-第三溫度傳感器；55g-增壓水泵；55h-第三流量調(diào)節(jié)閥；55i-排污球閥；55j-保溫水箱；55k-第三變頻器；56-片式換熱器；6-用戶負荷母線；61-采暖負荷母線；61a-第四循環(huán)水泵；61b-第一安全閥；62-制冷負荷母線；62a-第五循環(huán)水泵；62b-第二安全閥；63-熱水負荷母線。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

本實施例可應用于某小區(qū)的微型冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的熱量儲存調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

本實施例中，PLC控制器組件中的PLC選用的型號為西門子315-2DP，補燃式余熱鍋爐1采用熱豐鍋爐有限公司生產(chǎn)的一式煙氣型補燃余熱鍋爐，吸收式制冷機54采用鵬飛制冷設備有限公司的LG熱水型溴化鋰吸收式制冷機，吸收式熱泵52采用千家新能源有限公司的RBIIW-60/55-15/21型吸收式熱泵，流量調(diào)節(jié)閥選用ZDLQ-DN15流量調(diào)節(jié)閥，片式換熱器56選用冰力達板式換熱器，循環(huán)水泵選用韓進水HJ-250E循環(huán)泵，變頻器選用西門子6SL3210-5BE24-0UV0。

如圖1所示，一種基于冷熱電聯(lián)產(chǎn)的儲熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括PLC控制器組件、上位機、補燃式余熱鍋爐1、分流調(diào)節(jié)組件2、儲熱箱組3、電加熱組件4、余熱調(diào)度組件5及用戶負荷母線6，圖中的虛線表示PLC采集的信號和輸出的控制信號。如圖3所示，所述分流調(diào)節(jié)組件2包括第四變頻器28、第六循環(huán)水泵21、第三安全閥22、第一流量調(diào)節(jié)閥23、第二流量調(diào)節(jié)閥24、第五溫度傳感器25、一號三通水管接頭26和二號三通水管接頭27。如圖8所示，所述余熱調(diào)度組件5包括片式換熱器56、第一螺紋閥門51a、第二螺紋閥門53a、第一變頻器51d、第二變頻器53d、第一循環(huán)水泵51b、第二循環(huán)水泵53b、吸收式熱泵52、吸收式制冷機54、熱水調(diào)節(jié)組件55、第一溫度傳感器51c和第二溫度傳感器53c。如圖2所示，所述用戶負荷母線6包括采暖負荷母線61、制冷負荷母線62、熱水負荷母線63、第四循環(huán)水泵61a、第五循環(huán)水泵62a、第一安全閥61b和第二安全閥62b。

本實施例的整體結構如圖2所示，為使整體結構更加清晰，圖2中省略了PLC控制器組件。所述補燃式余熱鍋爐1低溫煙氣出口處安放有內(nèi)置溫度傳感器，第四變頻器28接第六循環(huán)水泵21，第六循環(huán)水泵21的入水口和出水口分別與補燃式余熱鍋爐1的出水口和第三安全閥22的入水口相連，第三安全閥22的出水口與第一流量調(diào)節(jié)閥23的匯流口相連，第一流量調(diào)節(jié)閥23的第一和第二分流口分別與一號三通水管接頭26的第一端口和片式換熱器56的高溫熱水入口相連；第二流量調(diào)節(jié)閥24的匯流口與片式換熱器56的高溫熱水出口相連，第五溫度傳感器25置于第二流量調(diào)節(jié)閥24與片式換熱器56之間，第二流量調(diào)節(jié)閥24的第一和第二分流口分別與一號三通水管接頭26的第二端口和二號三通水管接頭27的第一端口相連，二號三通水管接頭27的第二端口與補燃式余熱鍋爐1的入水口相連，一號三通水管接頭26的第三端口與儲熱箱組3的進水母線相連，二號三通水管接頭27的第三端口與儲熱箱組3的出水母線相連；片式換熱器56的第一低溫熱水出口、第一低溫熱水入口、第二低溫熱水出口和第二低溫熱水入口分別與第一螺紋閥門51a的一端、吸收式熱泵52出水口、第二螺紋閥門53a的一端和吸收式制冷機54出水口相連，第一螺紋閥門51a的另一端與第一循環(huán)水泵51b的入水口相連，第一循環(huán)水泵51b的出水口與吸收式熱泵52入水口相連，第一變頻器51d接第一循環(huán)水泵51b，吸收式熱泵52與采暖負荷母線61相連，在吸收式熱泵52與采暖負荷母線61之間接有第一溫度傳感器51c；第二螺紋閥門53a的另一端與第二循環(huán)水泵53b的入水口相連，第二循環(huán)水泵53b的出水口與吸收式制冷機54入水口相連，第二變頻器53d接第二循環(huán)水泵53b，吸收式制冷機54與制冷負荷母線62相連，在吸收式制冷機54與制冷負荷母線62之間接有第二溫度傳感器53c；片式換熱器56的第三低溫熱水出口和第三低溫熱水入口與所述熱水調(diào)節(jié)組件55的輸入端相連，熱水調(diào)節(jié)組件55的輸出端與熱水負荷母線63相連；第四循環(huán)水泵61a和第一安全閥61b串聯(lián)在采暖負荷母線61中，第五循環(huán)水泵62a和第二安全閥62b串聯(lián)在制冷負荷母線62中，采暖負荷母線61、制冷負荷母線62和熱水負荷母線63并行與用戶單元相連；電加熱組件4與儲熱箱組3相連。

補燃式余熱鍋爐1、分流調(diào)節(jié)組件2、儲熱箱組3、電加熱組件4、余熱調(diào)度組件5、用戶負荷母線6和上位機均與PLC控制器組件相連，具體連接關系如下：補燃式余熱鍋爐1、余熱調(diào)度組件5中的第一變頻器51d、第二變頻器53d和第三變頻器55k的控制信號輸入端、分流調(diào)節(jié)組件2中的第四變頻器28的控制信號輸入端及第一流量調(diào)節(jié)閥23、第二流量調(diào)節(jié)閥24和余熱調(diào)度組件5中的第三流量調(diào)節(jié)閥55h的控制信號輸入端分別與PLC控制器組件的模擬量輸出端相連；余熱調(diào)度組件5中的第一溫度傳感器51c、第二溫度傳感器53c、第三溫度傳感器55f、分流調(diào)節(jié)組件2中的第五溫度傳感器25、儲熱箱組3中的每個儲熱單元30的第四溫度傳感器組35及補燃式余熱鍋爐1低溫煙氣出口處的溫度傳感器經(jīng)變送器分別與PLC控制器組件的模擬量輸入端相連，電加熱組件4中的繼電器44接PLC控制器組件的數(shù)字量輸出端。

如圖8所示，熱水調(diào)節(jié)組件55包括保溫水箱55j、第三螺紋閥門55a、第三變頻器55k、第三循環(huán)水泵55b、自動排氣閥55c、液位傳感器55d、攪拌器55e、第三溫度傳感器55f、增壓水泵55g、第三流量調(diào)節(jié)閥55h和排污球閥55i；液位傳感器55d和攪拌器55e安置于保溫水箱55j上部，在保溫水箱55j下部開有排污口，排污口與排污球閥55i相連，第三螺紋閥門55a的一端與片式換熱器56的第三低溫熱水出口相連，另一端與第三循環(huán)水泵55b的入水口相連，第三循環(huán)水泵55b的出水口與保溫水箱55j的入水口相連，在第三循環(huán)水泵55b的出水口與保溫水箱55j之間接有自動排氣閥55c，第三變頻器55k接第三循環(huán)水泵55b；保溫水箱55j的出水口與第三流量調(diào)節(jié)閥55h的第二分流口相連，第三流量調(diào)節(jié)閥55h的第一分流口與自來水供應接口相連，第三流量調(diào)節(jié)閥55h的匯流口與片式換熱器56的第三低溫熱水入口相連；保溫水箱55j的熱水供應口連接增壓水泵55g，在保溫水箱55j與增壓水泵55g之間設有第三溫度傳感器55f，增壓水泵55g連接用戶負荷母線6中的熱水負荷母線63。

所述第一、第二和第三流量調(diào)節(jié)閥均采用三通流量調(diào)節(jié)閥。

如圖4所示，儲熱箱組3包括若干個儲熱單元30、CCHP冗余電量電儲熱母線、市電電儲熱母線、換熱水管進水母線和換熱水管出水母線。本實施例中，儲熱箱組3包括五個儲熱單元30，儲熱單元30采用并聯(lián)方式工作；可根據(jù)不同用戶的需求，增減儲熱單元30的數(shù)目以及自由組合儲熱單元30的串并聯(lián)方式。如圖5和圖6所示，儲熱單元30包括金屬箱殼31、保溫巖棉32、儲熱層37、換熱水管33、第一電加熱絲34a、第二電加熱絲34b、第三電加熱絲34c、第四電加熱絲34d和第四溫度傳感器組35。金屬箱殼31為矩形單層結構，其側面開有強電加熱孔31b和信號采集孔31c，在金屬箱殼31外表面的底部固定有安全地線36，金屬箱殼31內(nèi)置有儲熱層37，在金屬箱殼31與儲熱層37之間安放有保溫巖棉32。本實施例中，儲熱層37由六塊縱向布置的儲熱磚39組成，在六塊儲熱磚39之間從下至上形成五個界面，分別為第一界面38a、第二界面38b、第三界面38c、第四界面38d和第五界面38e。在第一界面38a處的兩塊儲熱磚39上刻有凹槽并放置有第一電加熱絲34a和第二電加熱絲34b，在第五界面38e處的兩塊儲熱磚39上刻有凹槽并放置有第三電加熱絲34c和第四電加熱絲34d，第一電加熱絲34a、第二電加熱絲34b、第三電加熱絲34c和第四電加熱絲34d均呈S形平行布置；在第二界面38b處的兩塊儲熱磚39和第四界面38d處的兩塊儲熱磚39上均刻有凹槽并放置有換熱水管33，換熱水管33呈S形平行布置。各儲熱單元30的換熱水管33進水端口接換熱水管進水母線，出水端口接換熱水管出水母線，第一電加熱絲34a與第三電加熱絲34c并聯(lián)后經(jīng)強電加熱孔31b引出后連接CCHP冗余電量電儲熱母線，第二電加熱絲34b與第四電加熱絲34d并聯(lián)后經(jīng)強電加熱孔31b引出后連接市電電儲熱母線；在第三界面38c處的儲熱磚39上前后兩側共設有四個槽眼31a，在每個槽眼31a內(nèi)安置有第四溫度傳感器組35，其經(jīng)信號采集孔31c引出后連接PLC控制器組件。圖5中，換熱水管33的箭頭表示水流方向。

如圖7所示，所述電加熱組件4包括電儲熱開關43、第一熔斷器41、第二熔斷器42、繼電器44、CCHP冗余電量母線和市電交流母線；所述電儲熱開關43的一端與市電交流母線相連，另一端與第一熔斷器41的一端相連，第一熔斷器41的另一端經(jīng)繼電器44與市電電儲熱母線相連，所述繼電器44與PLC控制器組件相連；所述第二熔斷器42的一端與CCHP冗余電量母線相連，另一端與CCHP冗余電量電儲熱母線相連。所述上位機通過通訊電纜與PLC控制器組件的通訊端口相連，上位機包括通訊模塊和監(jiān)控模塊，通訊模塊與PLC控制器組件進行通訊并接收其傳輸?shù)南到y(tǒng)設置參數(shù)；監(jiān)控模塊用于監(jiān)控并顯示系統(tǒng)的運行參數(shù)，所述系統(tǒng)的運行參數(shù)包括各溫度傳感器的值、各管道中流體流量、電加熱組件4中繼電器44的通斷情況、市電進行電儲熱的歷史工作時間分布、補燃式余熱鍋爐1的補燃量以及歷史補燃總量。

所述的基于冷熱電聯(lián)產(chǎn)的儲熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，如圖9所示，包括如下步驟：

步驟1：設定系統(tǒng)初始化參數(shù)；在本實施例中具體包括設定補燃式余熱鍋爐的內(nèi)置溫度傳感器參考溫度值T_w-heat為180℃、第五溫度傳感器參考溫度值T_back為56℃、第一溫度傳感器參考溫度值T_winter為30℃、第二溫度傳感器參考溫度值T_summer為21℃及第三溫度傳感器參考溫度值T_water為52℃，設定儲熱箱組的儲熱上限溫度參考閾值T_s-u為92℃和儲熱下限溫度參考閾值T_s-d為60℃，根據(jù)該小區(qū)所在地的市電的高低價位情況設定儲熱箱組進行市電電儲熱的有效時間段為每天21:00-8:00，設定儲熱箱組進行市電電儲熱的儲熱上限溫度參考閾值T_e-u為85℃和儲熱下限溫度參考閾值T_e-d為63℃及熱水調(diào)節(jié)組件的參考水位h_water為1.6m，計算第三流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)的上下限閾值并設定其初始開度為其下限閾值，設定第六循環(huán)水泵的熱水流速下限值v_min為0.5L/s，計算第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)上下限閾值并設定其初始值為其下限閾值，計算第一流量調(diào)節(jié)閥和第二流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)的上下限閾值并設定其初始開度為其下限閾值；此處定義各流量調(diào)節(jié)閥的開度K＝q_A/q_AB，其中，q_A為流經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥第二分流口的熱水體積流量，q_AB為流經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥匯流口的熱水體積流量，計算補燃量上下限閾值并設定其初始值為其下限閾值。

本系統(tǒng)僅工作在冬夏兩個季節(jié)。在每天21:00-8:00時，市電電價較低，且用戶夜間的熱(冷)電負荷需求比明顯大于白天。當處于市電電價較低的時間段內(nèi)，若系統(tǒng)供熱(冷)量不足，優(yōu)先使用市電加熱電加熱絲，進行市電電儲熱；若發(fā)生市電停電或者處于市電電價較高時，則采用補燃方式進行熱余熱的補充。本實施例中，保溫水箱的高度H為2m。

所述的計算分流調(diào)節(jié)組件中的第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)上限閾值f_H和頻率調(diào)節(jié)下限閾值f_L，其具體方法如下：

循環(huán)水管中的熱水會受到阻力，受到的阻力主要包括熱水與管壁的摩擦產(chǎn)生的摩擦力p_y和熱水與閥門和接頭的摩擦產(chǎn)生的摩擦力p_j，則：

式中，λ為管壁阻力系數(shù)，無量綱；l為管道長度，d為管道直徑，ρ為熱水密度，v為熱水流速；ξ_i為各閥門與接頭阻力系數(shù)，無量綱；i為閥門和接頭編號，n為閥門和接頭總數(shù)；

計算熱水流動過程中受到的總阻力P_Σ：

p_∑＝p_y+p_j (2)

折算到水泵上的負載轉矩T_L(v)為：

式中，R為水泵葉輪半徑，則最小轉速下的負載轉矩T_L-min：

T_L-min＝T_L(v_min) (4)

根據(jù)三相交流電機的機械特性曲線和轉速與轉差率的關系式，則有：

式中，T為電動機的輸出轉矩，p為水泵的電動機相數(shù)，E為水泵的單相電樞電動勢(計算中，近似用電樞電壓代替)，f為電樞電流的頻率，s為轉差率，r₂為轉子電阻折算值，L_l2為轉子每相漏電感折算值，n為電動機輸出轉速；

令式(5)中的T＝T_L(v_min)，聯(lián)立式(6)，求出第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)下限閾值f_L；

電動機在額定頻率以上調(diào)速時為恒功率調(diào)速，循環(huán)水泵中電動機的最大輸出轉矩T_max為：

式中，L_l1為電動機定子的漏電感；對應最大輸出轉矩下的轉差率s_m為：

將電動機的額定電壓與額定頻率代入式(7)和式(8)，求出在額定電壓和額定頻率下循環(huán)水泵中電動機的最大輸出轉矩T_max-0和對應的轉差率s_m-0；聯(lián)立式(6)和式(8)，求出最大輸出轉矩下電動機的對應輸出轉速n₀，將v＝n₀·2πR代入到式(4)中，求出此轉速下的負載轉矩T_L-0；當在基頻以上調(diào)速時，E保持不變，由式(7)近似得出T_max∝1/f²，即：

式中，k為頻率調(diào)節(jié)系數(shù)，f₀為電動機額定頻率；由式(8)近似得出s_m∝1/f，即：

當輸入頻率大于電動機額定頻率50Hz時，s_m對應的電動機輸出轉速n為：

由式(12)求得熱水流速v：

聯(lián)立式(3)和式(13)，求出在該轉速n下電動機的負載轉矩T_L；

在滿足一定安全裕度的情況下有：

式中，K_S為安全系數(shù)，該值由系統(tǒng)設計者根據(jù)需要設定，此處取1.1；

聯(lián)立式(3)、式(13)和式(14)，求得第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)上限閾值f_H。

所述計算第一、第二和第三流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)的上限閾值K_H和下限閾值K_L，其方法：

流量調(diào)節(jié)閥的安裝可調(diào)比R_S為：R_S＝1+P_V(R_I²-1) (15)

式中，P_V為調(diào)節(jié)閥壓降與系統(tǒng)壓降之比(一般取0.3～0.6)，R_I為調(diào)節(jié)閥的固有可調(diào)比。

在對第一、第二和第三流量調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)中，可以近似認為上述流量調(diào)節(jié)閥開度向上調(diào)節(jié)與向下調(diào)節(jié)具有對稱性，則流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)下限閾值K_L和上限閾值K_H為：

所述計算補燃式余熱鍋爐的補燃量調(diào)節(jié)上限閾值q_a-H和下限閾值q_a-L，采用如下公式：

式中，P_n為補燃式余熱鍋爐的額定補燃功率，z為所加天然氣的熱值，η為補燃式余熱鍋爐的轉化效率，μ為流量系數(shù)，A_min為補燃閥門開度最小時閥門橫截面積，P為燃氣閥門的前后壓力差，ρ為天然氣密度。

步驟2：系統(tǒng)啟動與參數(shù)整定；根據(jù)不同季節(jié)調(diào)節(jié)第一、第二和第三螺紋閥門；若為冬季，則開啟第一、第三螺紋閥門、第四循環(huán)水泵和增壓水泵，閉合電加熱組件的電儲熱開關，對電加熱組件中的繼電器輸出斷開信號；若為夏季，則開啟第二、第三螺紋閥門、第五循環(huán)水泵和增壓水泵，閉合電加熱組件的電儲熱開關，對電加熱組件中的繼電器輸出斷開信號。

本實施例的PLC控制器組件采用數(shù)字PID控制技術。其中各PID參數(shù)的整定，采取先調(diào)節(jié)比例系數(shù)Kp，再調(diào)節(jié)積分時間常數(shù)KI，最后調(diào)節(jié)微分時間常數(shù)KD的試湊法進行現(xiàn)場綜合設定。具體整定對象包括第一、第二、第三和第四變頻器的頻率、第一、第二和第三流量調(diào)節(jié)閥的開度及補燃式余熱鍋爐中補燃控制器的補燃量。在以下步驟的調(diào)節(jié)中，變頻器頻率、流量調(diào)節(jié)閥開度和補燃控制器的調(diào)節(jié)方式相似，調(diào)節(jié)量的計算如下式：

式中，ΔX(n)分別代表第一、第二、第三和第四變頻器的第n次頻率調(diào)節(jié)量、第一、第二和第三流量調(diào)節(jié)閥的第n次開度調(diào)節(jié)量及補燃式余熱鍋爐的第n次補燃調(diào)節(jié)量；K_P-X-Y、K_I-X-Y和K_D-X-Y分別代表對應的PID整定參數(shù)(Y的不同表示整定對象的不同，Y具體包括第一、第二、第三、第五及補燃式余熱鍋爐內(nèi)置溫度傳感器)，ΔT_Y(n)代表Y所對應的對象的第n次的溫差采集量與其參考溫度的差值。

步驟3：進行外環(huán)母線供能調(diào)節(jié)；若為冬季，則運行冬季模式；若為夏季，則運行夏季模式；根據(jù)運行模式的不同對余熱調(diào)度組件進行調(diào)節(jié)，維持用戶負荷母線的溫度恒定；如圖10所示，具體包括如下步驟：

步驟3.1：進行外環(huán)母線供能調(diào)節(jié)；若為冬季，則運行冬季模式，并執(zhí)行步驟3.1.1；若為夏季，則運行夏季模式，并執(zhí)行步驟3.1.2；

步驟3.1.1：采集第一溫度傳感器和第三溫度傳感器的值以及熱水調(diào)節(jié)組件的液位值，即T51c(n)、T55f(n)和h，判斷第一溫度傳感器的值T51c(n)是否大于其參考溫度值T_winter＝30℃；若是，執(zhí)行步驟3.1.1.1；若否，則執(zhí)行步驟3.1.1.2；

步驟3.1.1.1：根據(jù)第一溫度傳感器的值T51c(n)，計算第一變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf51，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf51減小第一變頻器的頻率f51，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.1.1.2：根據(jù)第一溫度傳感器的值T51c(n)，計算第一變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf51，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf51增加第一變頻器的頻率f51，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.1.2：采集第二溫度傳感器和第三溫度傳感器的值以及熱水調(diào)節(jié)組件的液位值，即T53c(n)、T55f(n)和h，判斷第二溫度傳感器的值T53c(n)是否大于其參考溫度值T_summer＝21℃；若是，執(zhí)行步驟3.1.2.1；若否，則執(zhí)行步驟3.1.2.2；

步驟3.1.2.1：根據(jù)第二溫度傳感器的值T53c(n)，計算第二變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf52，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf52減小第二變頻器的頻率f52，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.1.2.2：根據(jù)第二溫度傳感器的值T53c(n)，計算第二變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf52，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf52增加第二變頻器的頻率f52，轉去執(zhí)行步驟3.2；

步驟3.2：判斷第三溫度傳感器的值T55f(n)是否大于其參考溫度值T_water＝52℃；若是，執(zhí)行步驟3.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟3.4；

步驟3.3：根據(jù)第三溫度傳感器的值T55f(n)，計算第三變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf53，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf53減小第三變頻器的頻率f53，轉去執(zhí)行步驟3.5；

步驟3.4：根據(jù)第三溫度傳感器的值T55f(n)，計算第三變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf53，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf53增加第三變頻器的頻率f53；

步驟3.5：判斷熱水調(diào)節(jié)組件的液位值h是否小于其參考值h_water＝1.6m；若是，執(zhí)行步驟3.6；若否，則轉去執(zhí)行步驟3.7；

步驟3.6：根據(jù)熱水調(diào)節(jié)組件液位值h，計算第三流量調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)量ΔK55，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK55增加第三流量調(diào)節(jié)閥的開度K55，同時增加第三變頻器的頻率f53，使得流經(jīng)第三流量調(diào)節(jié)閥第二分流口的流量與調(diào)節(jié)第三流量調(diào)節(jié)閥的開度前一樣，執(zhí)行步驟3.8；

步驟3.7：根據(jù)熱水調(diào)節(jié)組件的液位值h，計算第三流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量ΔK55，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK55減小第三流量調(diào)節(jié)閥的開度K55，同時減小第三變頻器的頻率f53，使得流經(jīng)第三流量調(diào)節(jié)閥第二分流口的流量與調(diào)節(jié)第三流量調(diào)節(jié)閥的開度前一樣；

步驟3.8：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

步驟4：進行內(nèi)環(huán)負荷供能調(diào)節(jié)；采集第五溫度傳感器的值T25(n)，通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23、第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24、第四變頻器的頻率f21和補燃式余熱鍋爐的補燃量q_a維持第五溫度傳感器所在管道中熱水溫度恒定；如圖11所示，具體包括如下步驟：

步驟4.1：進行內(nèi)環(huán)負荷供能調(diào)節(jié)；采集分流調(diào)節(jié)組件中第五溫度傳感器的值T25(n)；

步驟4.2：判斷第五溫度傳感器的值T25(n)是否大于其參考溫度值T_back＝56℃；若是，執(zhí)行步驟4.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.11；

步驟4.3：判斷補燃式余熱鍋爐的補燃量q_a是否大于其補燃量調(diào)節(jié)下限閾值q_a-L；若是，執(zhí)行步驟4.4；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.5；

步驟4.4：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算補燃式余熱鍋爐的補燃調(diào)節(jié)量Δq_a，并根據(jù)該補燃調(diào)節(jié)量Δq_a減小補燃式余熱鍋爐的補燃量q_a，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.5：判斷第四變頻器的頻率f21是否大于其頻率調(diào)節(jié)下限閾值f_L；若是，執(zhí)行步驟4.6；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.7；

步驟4.6：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf21，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf21減小第四變頻器的頻率f21，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.7：判斷第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24是否大于其開度調(diào)節(jié)下限閾值K_L；若是，執(zhí)行步驟4.8；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.9；

步驟4.8：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算第二流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量ΔK24，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK24減小第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.9：判斷第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23是否小于其開度調(diào)節(jié)上限閾值K_H；若是，執(zhí)行步驟4.10；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.10：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算第一流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量ΔK23，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK23增加第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.11：判斷第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23是否大于其開度調(diào)節(jié)下限閾值K_L；若是，執(zhí)行步驟4.12；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.13；

步驟4.12：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算第一流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量ΔK23，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK23減小第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.13：判斷第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24是否小于其開度調(diào)節(jié)上限閾值K_H；若是，執(zhí)行步驟4.14；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.15；

步驟4.14：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算第二流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量ΔK24，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK24增加第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.15：判斷第四變頻器的頻率f21是否小于其頻率調(diào)節(jié)上限閾值f_H；若是，執(zhí)行步驟4.16；若否，則轉去執(zhí)行步驟4.17；

步驟4.16：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算第四變頻器的頻率調(diào)節(jié)量Δf21，并根據(jù)該頻率調(diào)節(jié)量Δf21增加第四變頻器的頻率f21，轉去執(zhí)行步驟4.18；

步驟4.17：根據(jù)第五溫度傳感器的值T25(n)，計算補燃式余熱鍋爐的補燃調(diào)節(jié)量Δq_a，并根據(jù)該補燃調(diào)節(jié)量Δq_a增加補燃式余熱鍋爐的補燃量q_a；

步驟4.18：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

步驟5：進行余熱回收能量調(diào)節(jié)；采集儲熱箱組各儲熱單元的第四溫度傳感器組的值T31b，并求其平均值，作為儲熱箱組的溫度T3，采集補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值T1，通過調(diào)節(jié)第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23、第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24及第四變頻器的頻率f21，調(diào)節(jié)補燃式余熱鍋爐排出的低溫煙氣溫度；如圖12所示，具體包括如下步驟：

步驟5.1：進行余熱回收能量調(diào)節(jié)；采集儲熱箱組中各儲熱單元的第四溫度傳感器組的值T35，并求其平均值，作為儲熱箱組的溫度T3，采集補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值T1；

式中，m為儲熱單元的個數(shù)，本實施例中m＝5，n為每個儲熱單元中第四溫度傳感器的個數(shù)，本實施例中n＝4，T35·m·n為第m個儲熱單元中第n個第四溫度傳感器的值；

步驟5.2：判斷補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值T1是否大于其參考溫度值T_w-heat＝180℃；若是，執(zhí)行步驟5.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.3：判斷儲熱箱組的溫度值T3是否小于其預設的儲熱上限溫度參考閾值T_s-u＝92℃；若是，執(zhí)行步驟5.4；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.4：判斷第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24是否大于其開度調(diào)節(jié)下限閾值K_L；若是，執(zhí)行步驟5.5；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.6；

步驟5.5：根據(jù)補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值T1，計算第二流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量ΔK24，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK24減小第二流量調(diào)節(jié)閥的開度K24，同時減小第四變頻器的頻率f21，以維持流經(jīng)片式換熱器高溫側的熱水流速恒定，執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.6：判斷第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23是否小于其開度調(diào)節(jié)上限閾值K_H；若是，執(zhí)行步驟5.7；若否，則轉去執(zhí)行步驟5.8；

步驟5.7：根據(jù)補燃式余熱鍋爐低溫煙氣出口處溫度傳感器的值T1，計算第一流量調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)量ΔK23，并根據(jù)該開度調(diào)節(jié)量ΔK23增加第一流量調(diào)節(jié)閥的開度K23，同時增加第四變頻器的頻率f21，以維持流經(jīng)片式換熱器高溫側的熱水流速恒定；

步驟5.8：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

步驟6：進行市電儲熱能量調(diào)節(jié)；實時獲取當?shù)貢r間，通過調(diào)節(jié)電加熱組件中繼電器與市電的通斷，控制通過市電進行的電儲熱；如圖13所示，具體包括如下步驟：

步驟6.1：進行市電儲熱能量調(diào)節(jié)；實時獲取當?shù)貢r間；

步驟6.2：判斷當?shù)貢r間是否在市電低電價時間范圍21:00-8:00內(nèi)；若是，執(zhí)行步驟6.3；若否，則轉去執(zhí)行步驟6.7；

步驟6.3：判斷儲熱箱組的溫度值T3是否大于其預設的市電電儲熱的儲熱上限溫度參考閾值T_e-u＝85℃；若是，執(zhí)行步驟6.4；若否，則轉去執(zhí)行步驟6.5；

步驟6.4：斷開繼電器，轉去執(zhí)行步驟6.7；

步驟6.5：判斷儲熱箱組的溫度值T3是否大于其預設的市電電儲熱的儲熱下限溫度參考閾值T_e-d＝63℃；若是，執(zhí)行步驟6.7；若否，則執(zhí)行步驟6.6；

步驟6.6：閉合繼電器；

步驟6.7：結束本級調(diào)節(jié)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。

步驟7：判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障或者季節(jié)變化(進入春秋季節(jié))而收到停機信號，若是，則系統(tǒng)工作結束，若否，則返回執(zhí)行步驟3。