Настоящее изобретение касается способа управления системой мультивалентного энергоснабжения, имеющей по меньшей мере два энергогенератора, использующих по меньшей мере два разных энергоносителя для предоставления энергии в виде тепла и/или холода и/или электрической энергии. Изобретение касается также устройства управления для управления системой мультивалентного энергоснабжения.
Способ эксплуатации системы, имеющей несколько устройств генерации тепла, известен, например, из EP 2187136 A2. Эта система может предоставлять тепловую мощность с применением нескольких устройств генерации тепла, при этом распределение тепловой мощности по отдельным устройствам генерации тепла является варьируемым, так что они могут эксплуатироваться близко к своему оптимальному коэффициенту полезного действия. Распределение мощности может осуществляться не только через вышестоящую систему управления котлом, но и путем согласования между собой отдельных устройств генерации тепла.
Из международной заявки на патент WO 2009/141176 A1 известна мобильная система отопления, которая имеет несколько эксплуатируемых с использованием топлива отопительных устройств, находящиеся друг с другом в коммуникационной связи через шинную систему. Система отопления выполнена таким образом, что при пуске системы отопления, базируясь на предопределенных правилах, одно из отопительных устройств конфигурируется как задающее устройство применительно к активированию других отопительных устройств, подключенных к шинной системе. Остальные отопительные устройства конфигурируются как подчиненные устройства.
Европейская заявка на патент EP 2144130 A1 раскрывает систему группового управления, которая может коллективно управлять множеством устройств и допускает гибкое добавление или изменение групп устройств.
Гибридная система отопления, состоящая из по меньшей мере одного котла с утилизацией тепла газов котла и по меньшей мере одного котла без утилизации тепла газов котла, известна из международной заявки на патент WO 2008/091970 A2. Включение или, соответственно, выключение отдельных котлов управлением осуществляется после определения отопительной нагрузки, в том числе, на базе потока в главном трубопроводе системы отопления, а также других пусковых критериев. Выбор котлов осуществляется также в зависимости от наружной температуры, а также часов эксплуатации отдельных котлов.
В основе настоящего изобретения лежит задача, предоставить способ управления системой мультивалентного энергоснабжения, с помощью которого может достигаться улучшенное по сравнению с уровнем техники качество регулирования. Качество регулирования описывает поведение регулирования. При этом высокое (или хорошее) качество регулирования означает, что определенное требуемое заданное значение может достигаться за особенно короткое время. Низкое (или плохое) качество регулирования означает, что определенное требуемое заданное значение достигается только за относительно долгое время. Таким образом, настоящее изобретение нацелено на то, чтобы улучшить управление системы мультивалентного энергоснабжения в том отношении, чтобы сократить до минимума время для достижения определенного установленного заданного значения или, соответственно, для выполнения требования предоставления энергии.
При традиционных способах управления множеством энергогенераторов системы энергоснабжения отдельные энергогенераторы включаются или, соответственно, выключаются поочередно в предварительно установленной последовательности. Включение следующего в последовательности энергогенератора осуществляется всегда тогда, когда потребность в энергии в настоящий момент больше не может удовлетворяться уже включенными энергогенераторами. Соответственно энергогенераторы выключаются, когда предоставляемое количество энергии превышает необходимую потребность. При этом может случиться, что энергогенератор, обладающий возможностью только очень медленного включения и/или регулирования, блокирует включение следующего энергогенератора в последовательности, так что для удовлетворения потребности может требоваться очень долгое время.
В другом известном способе управления множеством энергогенераторов системы энергоснабжения отдельные энергогенераторы включаются и/или выключаются и регулируются независимо друг от друга (параллельно). При этом управление осуществляется совершенно не координируемым образом. Ограничения или, соответственно, специфические свойства отдельных энергогенераторов не могут учитываться при управлении системой энергоснабжения.
Предлагаемый изобретением способ управления нацелен на то, чтобы комбинировать преимущества поочередного управления с преимуществами параллельного управления энергогенераторами. Для этого энергогенераторы распределяются на группы, при этом в пределах одной группы устанавливается варьируемая последовательность. Далее, может устанавливаться последовательность групп, называемая каскадом, при этом каскад включает в себя одну или несколько групп. Управление отдельными каскадами может осуществляться параллельно друг другу. Тем самым достигается возможность установления нескольких управляемых параллельно друг другу последовательностей. Благодаря этому управление системой мультивалентного энергоснабжения может особенно хорошо реагировать на изменяющиеся условия. Далее, могут особенно хорошо комбинироваться друг с другом различные специфические свойства энергогенераторов и особенно хорошо координироваться включение и/или выключение энергогенераторов.
Благодаря распределению энергогенераторов системы мультивалентного энергоснабжения на группы может достигаться особенно равномерная эксплуатация энергогенераторов. Тем самым может обеспечиваться возможность особенно щадящей эксплуатации и высокий срок службы энергогенераторов. При предлагаемом изобретением распределении энергогенераторов на группы, которое может осуществляться в зависимости от применяемых энергогенераторами энергоносителей, эксплуатация системы мультивалентного энергоснабжения может становиться менее зависимой от доступности разных энергоносителей, так как колеблющаяся доступность одного энергоносителя может компенсироваться другим энергоносителем.
Задача решается способом управления системой мультивалентного энергоснабжения, имеющей по меньшей мере два энергогенератора, использующих по меньшей мере два разных энергоносителя для предоставления энергии в виде тепла и/или холода и/или электрической энергии. Каждый энергогенератор включает в себя регулировочное устройство для регулирования регулируемых величин энергогенератора. Система мультивалентного энергоснабжения включает в себя также устройство управления для координированного управления регулировочными устройствами.
В соответствии с изобретением устройство управления регистрирует по меньшей мере одно требование предоставления энергии по каждому по меньшей мере одному виду энергии: теплу и/или холоду и/или электрической энергии. Кроме того, устройство управления устанавливает распределение энергогенераторов на группы в соответствии со специфическим свойством энергогенераторов, при этом каждый энергогенератор по каждому виду энергии, который он предоставляет, соотносится точно с одной группой. То есть устанавливается принадлежность каждого энергогенератора по меньшей мере к одной группе. В зависимости от вида энергии, энергогенератор может соотносится самое большее однако с одной группой.
Устройство управления определяет для каждого энергогенератора заданные значения для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от распределения энергогенераторов на группы и выдает заданные значения регулировочным устройствам. Требование предоставления энергии может либо задаваться извне, либо создаваться самим устройством управления.
В смысле изобретения энергогенератор «включен», когда предоставляемая знергогенератором мощность превышает заданное пороговое значение мощности. То есть для «включения» энергогенератора предоставляемая энергогенератором мощность повышается до тех пор, пока предоставляемая энергогенератором мощность не будет больше заданного порогового значения мощности.
В смысле изобретения энергогенератор «выключен», когда предоставляемая энергогенератором мощность не достигает заданного порогового значения мощности. То есть для «выключения» энергогенератора предоставляемая энергогенератором мощность понижается до тех пор, пока предоставляемая энергогенератором мощность не будет меньше заданного порогового значения мощности.
Координированное управление регулировочными устройствами означает, что устройство управления при определении заданных значений учитывает совокупность энергогенераторов в системе энергоснабжения. Это может означать, что при одновременном наличии множества требований предоставления энергии по разным видам энергии следует учитывать, какой энергогенератор может предоставлять какой вид (виды) энергии. Кроме того, может быть необходимо, чтобы управление определяло, требуются ли для выполнения требования (требований) предоставления энергии несколько энергогенераторов. При выборе энергогенераторов для выполнения требования (требований) предоставления энергии устройство управления может, к тому же, принимать во внимание, сколько времени нужно различным энергогенераторам для достижения определенного заданного значения и/или имеются ли ограничения в отношении доступности используемого энергогенераторами энергоносителя.
Чтобы обеспечить возможность координированного управления регулировочными устройствами, устройство управления может быть предназначено для того, чтобы регистрировать множество специфических свойств энергогенераторов и при необходимости сравнивать друг с другом и/или распознавать и учитывать зависимости между энергогенераторами. В частности, при управлении системой энергоснабжения могут учитываться специфические свойства, касающиеся отдачи мощности энергогенераторов. Специфические свойства, касающиеся отдачи мощности, включают в себя, в том числе, максимально предоставляемую данным энергогенератором мощность и время, которое нужно энергогенератору для перехода из выключенного в оптимальный режим эксплуатации.
Путем распределения энергогенераторов на группы может улучшаться качество регулирования системы мультивалентного энергоснабжения. Кроме того, путем распределения на группы может упрощаться управление и/или конфигурирование очень сложной системы мультивалентного энергоснабжения. Далее, может обеспечиваться возможность особенно экономичной эксплуатации системы мультивалентного энергоснабжения, так как могут учитываться также специфические свойства каждого из используемых энергогенераторов.
Решить задачу удается также путем предоставления устройства управления для управления системой мультивалентного энергоснабжения, имеющей по меньшей мере два энергогенератора, использующих по меньшей мере два разных энергоносителя для предоставления энергии в виде тепла и/или холода и/или электрической энергии. Каждый энергогенератор включает в себя регулировочное устройство для регулирования регулируемых величин энергогенератора. В соответствии с изобретением устройство управления регистрирует по меньшей мере одно требование предоставления энергии по каждому по меньшей мере одному виду энергии тепло и/или холод и/или электрическая энергия. Далее, устройство управления устанавливает распределение энергогенераторов на группы в соответствии со специфическим свойством энергогенераторов, при этом каждый энергогенератор соотносится точно с одной группой. Устройство управления определяет для каждого энергогенератора заданные значения для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от распределения энергогенераторов на группы и выдает эти заданные значения регулировочным устройствам.
Управление системами мультивалентного энергоснабжения может быть очень сложным и требует, как правило, адаптированного к конкретной конфигурации системы, точно выверенного решения, такого как, например, управление с программируемой памятью. Издержки разработки и связанные с ними затраты на предоставление управления системой, в зависимости от сложности системы энергоснабжения, могут быть очень высокими. Кроме того, при инсталляции системы энергоснабжения конфигурация соответствующего управления может быть очень сложной и занимающей много времени. Поэтому целью изобретения является предоставить способы, которые позволяют оптимально управлять множеством разных систем мультивалентного энергоснабжения, имеющих различные инфраструктуры и/или компоненты. Кроме того, должно предоставляться устройство управления, которое может оптимально управлять множеством разных систем мультивалентного энергоснабжения.
Система мультивалентного энергоснабжения представляет собой систему энергоснабжения, применяющую в сумме в качестве источника энергии больше одного энергоносителя. Она имеет по меньшей мере два энергогенератора, которые предоставляют по меньшей мере по одному используемому виду энергии, такому как, например, тепло, холод, механическая энергия и/или электрическая энергия. Тепло может, например, предоставляться для горячего водоснабжения и/или системы отопления и/или в качестве технологического тепла, например, для промышленных целей применения. Для транспортировки тепла обычно применяется текучая среда-носитель, то есть газ или жидкость, например, вода или водяной пар.
Для оптимальной эксплуатации системы мультивалентного энергоснабжения управление системы энергоснабжения должно осуществляться в зависимости от специфических свойств энергогенераторов, которые, в том числе, зависят от вида используемого энергоносителя. Настоящее изобретение нацелено на то, чтобы комбинировать специфические свойства друг с другом синергетическим образом. Другими словами, предлагаемый изобретением способ позволяет оптимально комбинировать друг с другом соответствующие преимущества разных энергоносителей. Это удается благодаря координированному управлению энергогенераторами, так что из мультивалентности системы энергоснабжения может получаться дополнительная польза.
В частности, система мультивалентного энергоснабжения может применять комбинацию из регенеративных и ископаемых энергоносителей, так что одновременно может достигаться особенно надежная эксплуатация системы энергоснабжения, так как колеблющаяся доступность одного энергоносителя может компенсироваться применением по меньшей мере одного другого энергоносителя. При этом предлагаемый изобретением способ допускает возможность реагирования управления системы энергоснабжения на изменяющиеся условия.
Указанные по меньшей мере два энергогенератора системы мультивалентного энергоснабжения используют в сумме по меньшей мере два разных энергоносителя. В качестве энергоносителей могут находить применение ископаемые и/или регенеративные энергоносители. Например, могут применяться два или больше из следующего списка: уголь, природный газ, мазут, дизельное топливо, бензин, водород, биогаз, древесина (например, в виде пеллет и/или щепы) или другие виды биомассы, геотермическая энергия, солнечное излучение, ветер, электрическая энергия (например, электрический ток и/или электрическое напряжение), тепло централизованного теплоснабжения, механическая энергия (например, энергия воды). Благодаря применению разных энергоносителей может, например, улучшаться надежность энергоснабжения, так как может уменьшаться зависимость от (временной) доступности какого-либо энергоносителя (такого как, например, солнце и/или ветер).
Предлагаемая изобретением система мультивалентного энергоснабжения имеет по меньшей мере два энергогенератора, использующие каждый по меньшей мере один из вышеназванных энергоносителей для предоставления энергии в виде тепла, холода и/или электрической энергии. Например, применяются два или больше энергогенераторов из следующего списка, не являющегося окончательным перечнем: котел масляного отопления, котел газового отопления, котел без утилизации тепла газов котла, котел с утилизацией тепла газов котла, газовый двигатель, газовая турбина, блочная теплоэлектроцентраль (блочная ТЭЦ), дровяной котел, электрический тепловой насос, фотогальваническая установка, ветряная турбина, термический солнечный коллектор, топливный элемент. Кроме того, может быть введено комбинированное производство электрической и тепловой энергии, например, с помощью двигателя Стирлинга. Далее, в качестве энергогенератора может также рассматриваться буферный аккумулятор.
Разные энергогенераторы могут иметь очень различные специфические свойства и соответственно этому ставить различные или даже противоположные требования при их эксплуатации в системе мультивалентного энергоснабжения. Далее в качестве примера описываются характерные специфические свойства некоторых выбранных энергогенераторов.
Котел масляного отопления или, соответственно, котел газового отопления использует ископаемые источники энергии мазут или, соответственно, природный газ и вырабатывает тепло, которое обычно передается текучей среде-носителю, чаще всего воде. Он может вырабатывать высокие мощности в течение короткого времени, а также быстро выключаться. Такой котел отопления может обладать возможностью особенно хорошего регулирования. Далее, он может иметь особенно высокую динамику регулирования и поэтому применяться в режиме модуляции. Котел отопления допускает, кроме того, частое включение и выключение и поэтому может также применяться двухступенчатым образом в режиме включения/выключения. Таким образом, котлы масляного отопления и котлы газового отопления обладают возможностью особенно гибкого применения при их эксплуатации и часто применяются в качестве так называемых котлов пиковых нагрузок, которые должны быстро реагировать на колебания требований предоставления энергии. Общая стоимость энергии, которая учитывает стоимость самого энергоносителя, а также стоимость технического обслуживания и капиталовложения в котел отопления, по сравнению с другими энергогенераторами движутся на среднем уровне. Котлы масляного отопления и котлы газового отопления могут быть выполнены каждый как котел с утилизацией тепла газов котла и котел без утилизации тепла газов котла.
Блочная теплоэлектроцентраль (блочная ТЭЦ) обычно использует ископаемые источники энергии, но могла бы также эксплуатироваться с биогазом или водородом, происходящим из регенеративных источников. Она вырабатывает тепло и электрическую энергию (например, электрический ток и/или электрическое напряжение), обладает возможностью хорошего регулирования и может быстро разгоняться до высоких мощностей и также быстро снова переходить на низкую нагрузку. Но в отличие от котла отопления, блочная ТЭЦ не должна часто включаться или, соответственно, выключаться. Для экономичной эксплуатации блочная ТЭЦ она используется, как правило, при продолжительной эксплуатации. При этом, несмотря на высокие капиталовложения, блочная ТЭЦ в целом выходит на относительно низкую общую стоимость энергии.
Дровяной котел использует твердое топливо из возобновляемого источника энергии (древесина, например, в виде пеллет или щепы) и вырабатывает тепло. Он обладает возможностью только ограниченного регулирования и может только относительно медленно разгоняться до высоких мощностей или, соответственно, снова переходить на низкую нагрузку. Из-за долгого времени переключения дровяной котел не должен часто включаться или, соответственно, выключаться. При выключении уже в целях безопасности обычно необходимо подождать, пока полностью сгорит уже находящееся в топке топливо. При включении, напротив, сначала достаточное количество топлива должно транспортироваться в топку и воспламеняться. Он имеет относительно низкую общую стоимость энергии. Поэтому он чаще всего применяется в качестве котла основной нагрузки, который по возможности непрерывен в эксплуатации и может выполнять требование минимальной энергии системы энергоснабжения. Чтобы можно было реагировать на колебания в требуемом количестве энергии, дровяной котел чаще всего применяется в комбинации с буферным аккумулятором, который временно аккумулирует предоставляемые дровяным котлом тепло, когда требуемое потребителями количество тепла меньше количества тепла, предоставляемого дровяным котлом. Если требуемое потребителями количество тепла больше количества тепла, предоставляемого дровяным котлом, сначала аккумулированное количество тепла может снова отдаваться буферным аккумулятором. Альтернативно или дополнительно к буферному аккумулятору часто в системе энергоснабжения вместе с дровяными котлами применяется газовый котел отопления. Газовый котел отопления включается тогда, когда требуемое количество тепла превышает количество тепла, имеющееся у древесного котла и у буферного аккумулятора. То есть газовый котел отопления используется в качестве котла пиковых нагрузок. Чаще всего дровяное котлы эксплуатируются попарно, чтобы всегда по меньшей мере один из двух дровяных котлов был готов к эксплуатации.
Электрический тепловой насос расходует электрическую энергию и поэтому, в зависимости от того, из какого источника была получена электрическая энергия, использует ископаемые и/или регенеративные источники энергии. Он может вырабатывать тепло и/или холод, однако имеет ограниченный диапазон температуры. Обычно тепловой насос может обеспечивать максимальную температуру подводящей линии 60°C. Он обладает возможностью хорошего регулирования и может быстро разгоняться до высоких мощностей и также быстро снова переходить на низкую нагрузку. Однако его нельзя часто включать или, соответственно, выключать. Он имеет относительно низкую общую стоимость энергии.
Другим компонентом, который применяется во многих системах мультивалентного энергоснабжения, является буферный аккумулятор. Буферный аккумулятор может временно аккумулировать в буфере предоставленную энергогенераторами энергию. В зависимости от вида энергии, буферный аккумулятор может быть, например, аккумулятором электрической энергии, например, в виде аккумуляторов или конденсаторов, или аккумулятором тепла и/или аккумулятором холода, например, в виде изолированного водяного бака. Кроме того, энергия может также аккумулироваться в виде механической энергии, например, в маховике. Буферный аккумулятор допускает указанное по меньшей мере частичное разобщение эксплуатации энергогенераторов с потребителями энергии. При этом может улучшаться коэффициент полезного действия системы мультивалентного энергоснабжения. Буферный аккумулятор может тоже рассматриваться в качестве энергогенератора при управлении системой энергоснабжения.
В соответствии с изобретением система мультивалентного энергоснабжения может быть предназначена для того, чтобы предоставлять энергию в виде тепла, холода и/или электрической энергии. По каждому виду энергии может иметься по меньшей мере одно требование предоставления энергии. Требования предоставления энергии по каждому виду энергии могут независимо друг от друга регистрироваться устройством управления и подвергаться дальнейшей переработке в соответствующие требования заданных значений к энергогенераторам. Требование предоставления энергии может, например, поступать от одного потребителя, множества потребителей либо какого-либо внешнего или внутреннего устройства, которое координирует требования множества потребителей. По каждому виду энергии могут, кроме того, устанавливаться критерии для энергогенераторов, которые принадлежат к соответствующему виду энергии.
Далее, по одному виду энергии может также иметься больше одного требования предоставления энергии. Для этого один вид или несколько видов энергии могут подразделяться, например, в зависимости от привязки энергогенераторов и/или имеющихся в циркуляционных контурах потребителя видов потребителей. Это может служить, например, для того, чтобы поставлять (физический) вид энергии тепло разным циркуляционным контурам потребителя, имеющим различные требования. При этом энергогенераторы, которых касается требование предоставления энергии, могут быть также привязаны к отдельным друг от друга циркуляционным контурам потребителя. Альтернативно посредством клапанов, дроссельных заслонок и/или выключателей может осуществляться переключение между разными циркуляционными контурами потребителя.
По виду энергии тепло разные требования предоставления энергии могут, например, иметься тогда, когда для предоставления горячей воды (питьевой воды) и отопления и/или технологического тепла (технической воды или, соответственно, пара) требуются различные температуры подводящей линии.
Распределение на виды энергии тепло, холод и электрическую энергию может также дополняться другими видами энергии. Далее, один вид энергии также может подразделяться в зависимости от использования. Например, вид энергии тепло разделяться на горячую воду, тепло для отопления и/или горячий воздух. Вид энергии холод может, например, разделяться на охлаждение зданий (например, система кондиционирования с подачей свежего воздуха) и охлаждение оборудования (например, охлаждающее средство для охлаждения машин).
Так как в системе мультивалентного энергоснабжения могут быть энергогенераторы, которые одновременно могут предоставлять больше одного вида энергии, может быть необходимым устанавливать, при каких предпосылках должны включаться или, соответственно, выключаться и/или регулироваться или управляться такие энергогенераторы. Устройство управления при управлении энергогенераторами может отдавать приоритет определенным видам энергии, так чтобы требованию предоставления энергии по первому виду энергии отдавалось предпочтение по сравнению с требованием предоставления энергии второго вида энергии. Последовательность приоритетов может, например, устанавливаться вручную пользователем. То есть устройство управления может регистрировать и обрабатывать требования предоставления энергии в зависимости от соответствующего вида энергии.
Например, блочная ТЭЦ вырабатывает как тепло, так и электрическую энергию (электрический ток и/или электрическое напряжение). Следовательно, для блочной ТЭЦ могут иметься два различных требования по двум видам энергии. Но так как предоставляемая блочная ТЭЦ электрическая энергия при отсутствии соответствующего требования потребителей, снабжаемых системой мультивалентного энергоснабжения, может в любое время запитываться в общественную электросеть, блочная ТЭЦ обычно используется при продолжительной эксплуатации.
Вид энергии тепло включает в себя все энергогенераторы, которые могут предоставлять тепловую энергию. К тому же блок управления для вида энергии тепло учитывает условия включения и/или выключения, которые имеют отношение к требованию предоставления энергии тепла, например, требуемую температуру подводящей линии системы и/или температуру буфера. Аналогичным образом энергогенераторы соотносятся с видами энергии электрическая энергия и холод.
В частности, энергогенератор может предоставлять больше одного вида энергии и при этом также принадлежать больше, чем к одному виду энергии. При наличии требований предоставления энергии больше, чем по одному виду энергии, которые могут касаться одного и того же энергогенератора, устройство управления решает, какому требованию для данного энергогенератора должен отдаваться приоритет. Таким образом можно избежать, чтобы требование по одному виду энергии приводило к выключению энергогенератора, хотя другой вид энергии генерирует требование эксплуатации этого энергогенератора.
Каждый энергогенератор в системе энергоснабжения имеет регулировочное устройство для регулирования регулируемых величин энергогенератора. Регулируемые величины энергогенератора включают в себя, например, температуру котла энергогенератора, объемный и/или массовый поток среды-носителя через энергогенератор, температуру среды-носителя на подводящей линии и/или на отводящей линии энергогенератора, потребление мощности энергогенератора и/или отдачу мощности энергогенератора. У энергогенератора, который предоставляет электрическую энергию, регулируемые величины могут касаться электрического тока, электрической мощности и/или электрического напряжения.
Регулировочные устройства координируются устройством управления, которое является вышестоящим для этих регулировочных устройств. Устройство управления предназначено для того, чтобы регистрировать требование предоставления энергии по энергии в виде тепла и/или холода и/или электрической энергии. Требование предоставления энергии может быть, например, требованием определенной температуры подводящей линии или определенной температуры в буферном аккумуляторе, в частности в определенной области буферного аккумулятора, или быть электрической мощностью. Требование предоставления энергии может, например, создаваться одним потребителем или группой потребителей и посредством надлежащей связи с передачей данных выдаваться устройству управления.
Устройство управления предназначено также для того, чтобы определять для каждого энергогенератора заданные значения для выполнения требования предоставления энергии в зависимости от каждого используемого энергоносителя, причем эти заданные значения включают в себя также указания включения или выключения энергогенератора.
Устройство управления предназначено также для того, чтобы выдавать эти заданные значения регулировочным устройствам. Для связи с регулировочными устройствами устройство управления использует надлежащее соединение с передачей данных.
Разные используемые в системе энергоснабжения энергоносители могут, например, вследствие различной стоимости и/или колеблющейся доступности ставить требования к системе энергоснабжения. Чтобы гарантировать по возможности непрерывную эксплуатацию системы энергоснабжения, устройство управления определяет заданные значения для энергогенераторов, например, в зависимости от текущей и/или же рассчитанной на будущее, заданной или оценочной доступности используемых энергоносителей.
Например, устройство управления может быть предназначено для того, чтобы эксплуатировать предпочтительные энергогенераторы, которые, например, используют особенно оптимальные по стоимости и/или регенеративные энергоносители, с высокой или, соответственно, максимальной мощностью. Непредпочтительные энергогенераторы, которые, например, используют менее оптимальные по стоимости и/или ископаемые энергоносители и предусмотрены для покрытия пиков нагрузки, не должны использоваться для аккумулирования тепла в буферном аккумуляторе. Предпочтительным энергогенераторам разрешается использовать буферный аккумулятор для реализации более долгого времени работы или, соответственно, меньшего количества процессов переключения.
Предлагаемое изобретением устройство управления системы мультивалентного энергоснабжения может задавать регулировочным устройствам энергогенераторов заданные значения и/или передавать требования переключения. Но наряду с требованиями переключения, которые устанавливают, должен ли быть включен или выключен какой-либо энергогенератор, устройство управления может также давать допуски, позволяющие, но не принуждающие включать или выключать какой-либо энергогенератор.
Одного только целенаправленного включения и выключения энергогенераторов устройством управления было бы недостаточно для выполнения требования предоставления энергии, потому что путем одного только переключения не определяется, с какой степенью модуляции при каком уровне температуры должен работать получивший допуск энергогенератор. Отсюда следует, что от устройства управления требуются уставки заданных значений.
Различные регулируемые величины системы энергоснабжения (например, температура подводящей линии системы, температура буфера) вызывают необходимость индивидуальных уставок заданных значений отдельным энергогенераторам. Наряду с этим должны также учитываться краевые условия. Эти краевые условия могут, например, включать в себя стратегии регулирования, установленные предпочтительные энергогенераторы и/или динамику буфера.
Целенаправленного допуска энергогенераторов недостаточно для регулирования, например, температуры подводящей линии системы и/или температуры буфера на желаемый уровень при требуемой мощности. Потому что допуском не определяется, какую мощность при каком уровне температуры должен вырабатывать данный получивший допуск получивший допуск энергогенератор. Поэтому требуются дополнительные уставки заданных значений. В системе мультивалентного энергоснабжения могут быть представлены различные энергогенераторы, имеющие индивидуальные специфические для генераторов ограничения (например, минимальные и максимальные значения мощности, объемного потока или времени работы). Дополнительно широкие возможности конфигурации позволяют энергогенераторам работать с соответственно различными регулируемыми величинами (например, температура подводящей линии системы, состояние заряда буфера). Эти обстоятельства требуют, чтобы каждый энергогенератор, наряду с допуском или требованием переключения, получал индивидуальные заданные значения.
Предпочтительно каждое регулировочное устройство каждого энергогенератора имеет интерфейс для приема заданных значений от устройства управления. Регулировочные устройства посредством надлежащих акторов воздействуют на энергогенераторы для регулирования регулируемых величин на соответствующее заданное значение. Регулируемые величины включают в себя, например: (электрическую и/или тепловую и/или холодильную) мощность, которую вводит энергогенератор в систему энергоснабжения, объемный или массовый поток (или электрический ток) от энергогенератора в систему энергоснабжения, температуру подводящей линии энергогенератора (электрическое напряжение).
Устройство управления не может действовать непосредственно на эти регулируемые величины, а только выдает заданные значения регулировочному устройству. Регулирование регулируемых величин на заданные значения остается в области ответственности регулировочных устройств. Устройство управления может задавать регулировочному устройству вместо постоянного заданного значения также некоторый рабочий диапазон (соответственно с помощью верхнего либо нижнего ограничения или, соответственно, порогового значения), в котором регулируемые величины могут настраиваться регулировочным устройством. Устанавливаемый устройством управления рабочий диапазон может, соответственно этому, определяться одним или несколькими заданными значениями, которые устанавливают минимальные и/или максимальные значения регулируемых величин. Регулируемыми величинами являются, например:
максимальная тепловая или электрическая мощность (или, соответственно, тепловая мощность, холодильная мощность) энергогенератора, которую не разрешается превышать. Требование устанавливается, например, в процентах по отношению к физически возможной максимальной мощности данного энергогенератора;
минимальная термическая или электрическая мощность (или, соответственно, тепловая мощность, холодильная мощность) энергогенератора, недостижение которой не разрешено. Требование устанавливается, например, в процентах по отношению к физически возможной максимальной мощности данного энергогенератора;
максимальный объемный поток (или массовый поток или электрический ток) энергогенератора, который течет от энергогенератора или, соответственно, через него в систему энергоснабжения. Требование устанавливается, например, в процентах по отношению к физически возможному максимальному потоку (току) данного энергогенератора;
минимальный объемный поток (или массовый поток или электрический ток) энергогенератора, который течет от энергогенератора или, соответственно, через него в систему энергоснабжения. Требование устанавливается, например, в процентах по отношению к физически возможному максимальному потоку (току) данного энергогенератора;
(минимальная и/или максимальная) заданная температура подводящей линии энергогенератора или электрическое напряжение. Требование устанавливается в градусах Цельсия или, соответственно, Вольтах. Конкретные значения, которые посылает устройство управления регулировочным устройствам энергогенераторов, далее называются также заданными значениями.
Предпочтительные варианты осуществления и усовершенствования, которые могут применяться по отдельности или в комбинации друг с другом, являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Предпочтительно группы распределяются на каскады. Распределение может осуществляться в зависимости от по меньшей мере одного специфического свойства энергогенераторов этой группы. Каждая группа соотносится точно с одним каскадом. В случае если каскад включает в себя больше одной группы, устанавливается поочередная последовательность групп в каскаде.
Каскад представляет собой, таким образом, уровень распределения энергогенераторов, который является для групп вышестоящим. Каскад устанавливает в каждом случае поочередную последовательность содержащихся в нем энергогенераторов. Однако управление каскадами может осуществляться независимо друг от друга. Таким образом могут определяться несколько параллельно выполняемых поочередных последовательностей энергогенераторов, при этом для включения и/или выключения могут в каждом случае устанавливаться различные критерии.
Распределение групп на каскады может осуществляться, например, в зависимости от динамических свойств энергогенераторов и/или в зависимости от физического расположения, например, гидравлической привязки, энергогенераторов в системе мультивалентного энергоснабжения. Тем самым может достигаться наиболее продолжительное возможное использование энергогенераторов, которым нужно много времени для достижения оптимального состояния эксплуатации, и включение энергогенераторов, которым нужно лишь небольшое время для достижения оптимального состояния эксплуатации, только на пиках нагрузки.
Если каскад включает в себя больше одной группы, может устанавливаться последовательность групп в пределах каскада. Установление последовательности может осуществляться, в свою очередь, в зависимости от специфических свойств энергогенераторов, или, соответственно, в зависимости от одного свойства, которое является общим у энергогенераторов одной группы. Так, например, распределение энергогенераторов на группы может осуществляться по каждому из используемых энергоносителей. Тогда последовательность групп в каскаде может, например, осуществляться в зависимости от доступности или стоимости энергоносителей. Так может гарантироваться предпочтительное применение оптимальных по стоимости энергогенераторов. Одновременно могут компенсироваться различия времени работы между однотипными энергогенераторами в пределах одной группы.
Последовательность групп в пределах одного каскада может быть статической. Поэтому последовательность групп в пределах одного каскада предпочтительно устанавливается на основании свойств энергогенераторов, которые не изменяются во времени, как, например, вид применяемого энергоносителя. Последовательность энергогенераторов в пределах одной группы может быть варьируемой. Поэтому последовательность энергогенераторов в пределах одной группы предпочтительно устанавливается на основании свойств энергогенераторов, которые изменяются во времени, как, например, время работы энергогенератора (часы эксплуатации) и/или время, остающееся до следующего технического обслуживания, или время, прошедшее после последнего технического обслуживания.
В каждой группе установлена очередность энергогенераторов, причем эта очередность может быть варьируемой в зависимости от регулируемых величин энергогенераторов. При изменении последовательности энергогенераторов в пределах одной группы энергогенераторы переставляются в другое место последовательности. При этом, например, может реализовываться компенсация времени работы между несколькими энергогенераторами одной группы. Далее, в пределах одной группы могут также быть критерии переключения, специфические для места. Эти критерии места являются специфическими для некоторого положения энергогенератора в последовательности в пределах группы. Так, например, энергогенератор на первом месте группы может всегда оставаться включенным. Даже если два энергогенератора обмениваются своими местами в пределах группы, например, после установленного времени работы, критерий места для этого предварительно установленного места сохраняется.
Последовательность включения и/или выключения энергогенераторов в пределах каскада может определяться в зависимости от последовательности групп и очередностей в пределах групп.
В пределах каждого каскада может, независимо от других каскадов, решаться, должны ли и по каким критериям включаться и/или выключаться энергогенераторы в данной последовательности. Для этого для каждого каскада может быть установлено множество критериев, которые, например, определяют пороговые значения в зависимости от требований предоставления энергии.
Управление каскадами может осуществляться устройством управления параллельно и независимо друг от друга. Это значит, что, например, включение или выключение первого энергогенератора в первом каскаде может осуществляться независимо от включения или выключения второго энергогенератора во втором каскаде. Тем самым может значительно улучшаться качество регулирования по сравнению со способами, при которых устанавливается только линейная очередность энергогенераторов. Кроме того, при параллельном выполнении каскадов, в противоположность поочередной последовательности, может предотвращаться зависание последовательности переключения на одном энергогенераторе, у которого процессу переключения препятствует критерий более высокого приоритета.
В одном из предпочтительных способов по меньшей мере один из энергогенераторов применяется для выполнения требования минимальной энергии. Требование минимальной энергии называется также основной нагрузкой. Энергогенератор, который обеспечивает основную нагрузку, может, например, эксплуатироваться без модуляции, и, в частности, достигать очень долгого непрерывного времени работы. Для этого этот энергогенератор предпочтительно всегда эксплуатируется при максимальной мощности, или, соответственно, при мощности, при которой энергогенератор достигает своей максимальной эффективности. Энергогенератор для выполнения требования минимальной энергии может, например, выбираться на основании критериев экономичности (например, цена энергоносителя). Характерным образом для обеспечения основной нагрузки применяются блочные ТЭЦ и/или дровяные котлы. Для обеспечения требования минимальной энергии электрической энергии могут также использоваться блочные ТЭЦ. Альтернативно могут применяться фотогальванические системы или ветряные турбины, у которых, однако, предоставляемая мощность может сильно колебаться в зависимости от погоды, так что для компенсации колебаний может быть необходим буферный аккумулятор и/или мощность из общественной электросети. Для обеспечения основной нагрузки может быть предусмотрен особый каскад.
В другом предпочтительном способе по меньшей мере один энергогенератор применяется для выполнен требования максимальной энергии. Требование максимальной энергии называется также пиковой нагрузкой. Для этого может, например, предназначаться особенно быстро регулируемый энергогенератор. При распределении энергогенераторов на каскады энергогенератор для выполнения требования максимальной энергии может быть отнесен к особому каскаду, регулируемому автономно и/или параллельно другим каскадам, так что этот энергогенератор может в любое время включаться, независимо от критериев других каскадов, чтобы выполнять требование предоставления энергии. Для обеспечения пиковой нагрузки может быть предусмотрен особый каскад.
Устройство управления может предпочтительно регистрировать от каждого из регулировочных устройств ограничения относительно регулируемых величин каждого энергогенератора, причем эти ограничения касаются минимальных и/или максимальных значений и/или указывают, должен ли данный энергогенератор быть включен или выключен.
Эти ограничения могут представлять собой специфические для генераторов ограничения. В качестве ограничений могут также задаваться минимальное значение и/или максимальное значение, которые могут быть также соответственно одинаковой величины. Тем самым для энергогенератора может задаваться рабочая точка, в которой должен эксплуатироваться энергогенератор. Такая рабочая точка может, например, гарантировать особенно эффективную эксплуатацию энергогенератора. При регистрации ограничений может достигаться, чтобы устройство управления координированным образом при определении заданных значений для выполнения требований предоставления энергии принимало во внимание уставки энергогенераторов. В частности, можно избежать того, чтобы устройство управления определяло заданное значение для какого-либо энергогенератора, который не может выполнить это заданное значение из-за собственных ограничений.
Кроме того, устройство управления может быть предназначено для того, чтобы регистрировать от каждого из регулировочных устройств специфические свойства каждого энергогенератора, которые указывают, как энергогенератор реагирует на изменение регулируемой величины. Такие специфические свойства могут представлять собой характеристику энергогенератора, которая, например, указывает, какую мощность выдает энергогенератор, когда настраивается определенная регулируемая величина.
Эти специфические свойства могут, в частности, касаться динамических свойств энергогенератора. Например, они могут описывать, сколько времени требуется энергогенератору, чтобы разогнаться до полной нагрузки, или, соответственно, сколько времени нужно, чтобы выключить энергогенератор. Тем самым может достигаться, что независимо от того, какой энергогенератор в группе активируется первым, в любое время доступен энергогенератор, имеющий аналогичное динамическое свойство.
Специфическое свойство энергогенератора может, кроме того, зависеть от гидравлической привязки энергогенератора в системе энергоснабжения. Так может достигаться, чтобы энергогенераторы группировались в соответствии с их физическим расположением в системе энергоснабжения. При этом может, например, упрощаться выполнение требования определенной температуры подводящей линии.
Специфическое свойство энергогенератора в соответствии с изобретением может быть также предоставляемым им видом (предоставляемыми видами) энергии. Кроме того, это специфическое свойство может быть также применяемым энергогенератором энергоносителем и/или зависеть от вида применяемого энергоносителя.
Устройство управления может быть также предназначено для того, чтобы определять последовательность включения и/или выключения энергогенераторов, в частности в пределах каскада или группы, в зависимости от ограничений и/или специфических свойств энергогенераторов. Помимо этого, устройство управления может быть предназначено для того, чтобы определять заданные значения для каждого энергогенератора для выполнения требования предоставления энергии в зависимости от последовательности включения и/или выключения.
В одном из предпочтительных способов устройство управления может регистрировать, имеется ли требование предоставления энергии для предоставления тепла и электрической энергии. Если это так, устройство управления определяет, может ли какой-либо из энергогенераторов предоставлять тепло и электрическую энергию. Если это так, устройство управления определяет заданные значения для этого энергогенератора для предоставления тепла и электрической энергии в зависимости от требования предоставления энергии. Альтернативно устройство управления может выбирать по меньшей мере два энергогенератора, так чтобы по меньшей мере один из этих энергогенераторов предоставлял тепло, и по меньшей мере один другой из этих энергогенераторов - электрическую энергию.
Один из предпочтительных способов определяет, имеет ли группа больше одного энергогенератора, и если это так, регистрируются регулируемые величины энергогенераторов группы, которые описывают текущий режим эксплуатации и/или прошедший ход режима эксплуатации. Далее, устанавливается последовательность энергогенераторов в пределах группы в соответствии с зарегистрированными регулируемыми величинами и/или отношением регулируемых величин. Тогда регулирование энергогенераторов устройством управления осуществляется в зависимости от установленной последовательности энергогенераторов в пределах группы.
При этих этапах способа может выполняться компенсация времени работы, в частности, между однотипными энергогенераторами, которые принадлежат к одной и той же группе. Время работы может рассматриваться как текущий или, соответственно, прошедший ход состояния эксплуатации. Под него может, например, попадать также количество прошедших интервалов технического обслуживания, время, прошедшее с последнего интервала технического обслуживания или, соответственно, время, остающееся до следующего интервала технического обслуживания.
Далее, способ может включать в себя установление последовательности групп энергогенераторов в зависимости от по меньшей мере одного из следующих свойств энергогенераторов:
энергосодержание или, соответственно, теплотворная способность каждой среды-носителя, цена каждой среды-носителя, продолжительность времени до достижения оптимального состояния эксплуатации энергогенератора, доступность каждой среды-носителя, продолжительность до достижения следующего интервала технического обслуживания. Затем энергогенераторы регулируются устройством управления в зависимости от установленной последовательности групп.
Группы энергогенераторов могут, кроме того, распределяться на каскады в зависимости от динамических свойств энергогенераторов. Тога регулирование энергогенераторов устройством управления осуществляется также в зависимости от установленного распределения групп на каскады. Каскады могут выполняться автономно и параллельно друг другу. Тем самым может достигаться, чтобы в каскаде несколько энергогенераторов включались и выключались в соответствии с установленной (но варьируемой) последовательностью, при этом другие энергогенераторы, которые принадлежат к другому каскаду, могут включаться независимо от первого каскада при необходимости. Тем самым может, в том числе, заметно улучшаться качество регулирования системы энергоснабжения.
Альтернативно ранее упомянутым способам определения или установления последовательности включения и/или выключения такая последовательность может также устанавливаться вручную пользователем. Это может также относиться к последовательности групп в каскаде или энергогенераторов в пределах группы.
Динамическое свойство энергогенератора может рассматриваться в общем как производная по времени изменения состояния энергогенератора, например, время, которое нужно энергогенератору, чтобы разогнаться из выключенного состояния в оптимальный режим эксплуатации или наоборот. Далее, динамическое свойство может касаться времени, которое нужно энергогенератору, чтобы достичь установленного заданного значения или, соответственно, произвести определенное изменение заданного значения. Для этого устройство управления может включать в себя запоминающую среду, в которой заложены характеристики каждого из энергогенераторов. Альтернативно устройство управления может определять динамические свойства энергогенераторов путем измерения.
Специфическое свойство энергогенераторов может также зависеть от вида энергоносителя, применяемого энергогенератором. В некоторых случаях динамические свойства энергогенератора могут также зависеть от применяемого топлива. Как пояснялось выше, например, дровяному котлу нужно существенно больше времени для разгона, чем газовому котлу. Другие специфические свойства могут быть связаны с доступностью или стоимостью энергоносителя. Помимо этого, в качестве специфического свойства может использоваться физическое расположение энергогенератора в системе мультивалентного энергоснабжения.
Так, например, энергогенератор, который использует в качестве источника энергии солнце, не может предоставлять энергию по ночам. Ветряная турбина не может предоставлять энергию при отсутствии ветра. У теплового насоса может быть задан минимальный интервал, в котором не разрешается выключать тепловой насос, или, соответственно, период времени, в который не разрешается снова включать тепловой насос после выключения. Все эти и другие специфические свойства могут иметь последствия для эксплуатации системы мультивалентного энергоснабжения.
Предпочтительно способ может включать в себя этап, при котором определяется, имеется ли требование предоставления энергии больше, чем по одному из видов энергии теплу, холоду или электрической энергии. Тогда распределение каскадов может устанавливаться в зависимости от предоставляемого энергогенераторами вида энергии. Регулирование энергогенераторов осуществляется тогда устройством управления в зависимости от установленного распределения каскадов на виды энергии.
По каждому виду энергии может устанавливаться собственное распределение энергогенераторов на группы и/или каскады. Распределение на группы и/или каскады может различаться между видами энергии. В пределах одного вида энергии энергогенератор соотносится точно с одной группой, и группа в пределах одного вида энергии соотносится точно с одним одному каскадом. Тем самым энергогенератор по каждому виду энергии точно с одним каскадом.
Одно из предпочтительных устройств управления предназначено для того, чтобы распределять группы энергогенераторов на каскады. Распределение может осуществляться в зависимости от по меньшей мере одного специфического для группы энергогенераторов свойства, при этом каждую группу соотносят точно с одним каскадом. В случае если каскад включает в себя больше одной группы, может устанавливаться поочередная последовательность групп в каскаде. Для каждого энергогенератора устройство управления определяет заданные значения для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от установленного распределения групп на каскады. При этом управление каскадами может осуществляться устройством управления независимо друг от друга.
Краткое описание фигур
Другие предпочтительные варианты осуществления описываются подробнее ниже на одном из примеров осуществления, изображенном на чертежах, которым, однако, не ограничено изобретение.
Схематично показано:
фиг.1: изображение логики управления системы мультивалентного энергоснабжения по первому примеру осуществления;
фиг.2: известное по уровню техники параллельное распределение энергогенераторов;
фиг.3: известная по уровню техники поочередная последовательность включения или, соответственно, выключения энергогенераторов;
фиг.4: в качестве примера предлагаемое изобретением распределение восьми энергогенераторов на группы и каскады по второму примеру осуществления;
фиг.5: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по третьему примеру осуществления, имеющей две блочные ТЭЦ и два газовых котла;
фиг.6: распределение энергогенераторов третьего примера осуществления на виды энергии, каскады и группы;
фиг.7: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по четвертому примеру осуществления, имеющей два дровяных котла и один газовый котел;
фиг.8: распределение энергогенераторов четвертого примера осуществления на каскады и группы;
фиг.9: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по пятому примеру осуществления, имеющей тепловой насос и газовый котел;
фиг.10: распределение энергогенераторов пятого примера осуществления на каскады и группы;
фиг.11: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по шестому примеру осуществления с двумя масляными котлами и двумя газовыми котлами;
фиг.12: распределение энергогенераторов шестого примера осуществления на каскады и группы;
фиг.13: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по седьмому примеру осуществления с двумя газовыми котлами, двумя блочными ТЭЦ и двумя дровяными котлами;
фиг.14: распределение энергогенераторов седьмого примера осуществления на каскады и группы.
Подробное описание примеров осуществления
В последующем описании одного из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения одинаковые ссылочные обозначения обозначают одинаковые или сравнимые компоненты.
Первый пример осуществления
На фиг.1 показана схематичная конструкция устройства S управления для управления системой мультивалентного энергоснабжения по первому примеру осуществления. Устройство S управления регистрирует требование EA предоставления энергии, которое, например, может создаваться множеством потребителей (не изображено). Устройство S управления находит заданные значения для множества энергогенераторов E1-E3 системы мультивалентного энергоснабжения и выдает их регулировочным устройствам R1-R3 энергогенераторов E1-E3.
Каскады
Далее описывается распределение энергогенераторов на виды энергии, каскады и группы. Исходную ситуацию по уровню техники поясняют примеры, показанные на фиг.2 и 3. Здесь изображены в каждом случае четыре энергогенератора E1-E4.
На фиг.2 показан пример распределения энергогенераторов по уровню техники. Каждый энергогенератор E1-E4 может включаться и выключаться по собственным критериям, и также управление ими может осуществляться независимо друг от друга. Недостатком такого распределения является, что не может ни устанавливаться, ни предсказываться последовательность переключения. Здесь возможно также одновременное включение или, соответственно, выключение некоторых или всех энергогенераторов. Компенсация времени работы между энергогенераторами при таком параллельном распределении реализовываться не может.
На фиг.3 показано поочередное расположение четырех энергогенераторов E1-E4. Последовательность энергогенераторов E1-E4 может быть либо статической, либо динамической. Включение осуществляется здесь в последовательности слева направо, а выключение соответственно в обратной последовательности справа налево. На фиг.3 показано состояние, в котором энергогенераторы E4 и E2 на первом и втором месте уже включены. Затем устройство управления проверяет, должен ли включаться энергогенератор E1 на третьем месте, например, в зависимости от заданного требования предоставления энергии. Если результатом проверки является, что E1 остается выключенным, то проверка на этом месте заканчивается и не проверяется, должен ли включаться энергогенератор E3 на четвертом месте. Включение энергогенератора E3 блокируется, таким образом, энергогенератором E1 на третьем месте.
У системы мультивалентного энергоснабжения, имеющей, например, два дровяных котла и один газовый котел (см. четвертый пример осуществления), при этом два дровяных котла на первом и втором месте и газовый котел на третьем месте, такое расположение было бы недостатком, так как выключенный дровяной котел H2 на втором месте препятствовало бы включению газового котла G1 на третьем месте при возникновении кратковременной пиковой нагрузки. Выражаясь более обобщенно, в системе мультивалентного энергоснабжения при необходимости должна иметься возможность пропускать в последовательности переключения инертный энергогенератор, которому нужно много времени для включения, для достижения лучшего качества регулирования.
Вышеописанные проблемы решаются с помощью предлагаемого изобретением способа. Сначала в системе мультивалентного энергоснабжения соотносят все энергогенераторы точной с одной группой. Группирование осуществляется в соответствии со специфическими свойствами энергогенераторов, так что аналогичные или однотипные энергогенераторы распределяются в одну группу. Это может осуществляться, например, на основании применяемого энергоносителя.
Второй пример осуществления
Примерное распределение восьми энергогенераторов E1-E8 изображено на фиг.4. Сначала каждый из энергогенераторов E1-E8 на основании специфических свойств распределяется на группы, так что каждый энергогенератор находится ровно в одной группе. В примере фиг.12 при этом получаются пять групп GR1-GR5. Последовательность энергогенераторов в пределах групп является варьируемой, так что, например, может выполняться компенсация времени работы между однотипными энергогенераторами.
После этого соотносят точно группы с каскадами. Каскады могут включать или, соответственно, выключать энергогенераторы независимо друг от друга. Кроме того, каскады могут выполняться параллельно друг другу. В этом примере группы GR1-GR5 распределяются на три каскада, все которые принадлежат к первому виду F1 энергии. Дополнительно отдельные энергогенераторы могут также предоставлять другие виды энергии, так что при распределении на группы и каскады может также устанавливаться их принадлежность к другим видам F2-F3 энергии.
В пределах каскада последовательность включения проходит слева направо, как обозначено стрелками. Последовательность выключения проходит в противоположном направлении справа налево. Последовательность групп в пределах каскада может быть статической и осуществляться в зависимости от других критериев. Эти критерии могут, например, быть специфическими для генераторов или специфическими для системы. Например, эта последовательность может зависеть от динамических свойств энергогенераторов. Альтернативно последовательность может также зависеть от гидравлических взаимосвязей энергогенераторов в системе энергоснабжения.
Третий пример осуществления
На фиг.5 показано схематичное изображение третьего примера осуществления системы мультивалентного энергоснабжения для предоставления тепла и электрической энергии. На фиг.5 изображена гидравлическая схема (схематичное изображение инфраструктуры) системы энергоснабжения, у которой тепло отдается текучей среде-носителю, например, воде. Среда-носитель транспортирует тепло по подводящей линии V к циркуляционному контуру потребителя (не изображено). Подводящая линия изображена сплошной стрелкой, которая иллюстрирует направление течения среды-носителя. В циркуляционном контуре потребителя может быть расположено множество потребителей, например, множество батарей отопления.
По отводящей линии R среда-носитель течет от циркуляционного контура потребителя назад к системе энергоснабжения. Линия изображена штриховой стрелкой, которая иллюстрирует направление течения среды-носителя. Течение среды-носителя может, например, обеспечиваться циркуляционными насосами, которые могут быть расположены в циркуляционном контуре генератора, например, в энергогенераторах B1, B2, G1, G2 и/или в циркуляционном контуре потребителя. К тому же в энергогенераторах B1, B2, G1, G2 и/или в подводящей линии V и/или в отводящей линии R могут быть расположены клапаны и/или дроссельные заслонки и/или сенсоры для измерения тока и/или температуры, чтобы управлять, или, соответственно, регулировать течение через энергогенераторы B1, B2, G1, G2.
Система энергоснабжения имеет две блочные теплоэлектроцентрали ( блочные ТЭЦ) B1, B2 и два газовых котла G1, G2, при этом две блочные ТЭЦ B1, B2 расположены параллельно друг другу, каждая между подводящей линией V и отводящей линией R. По отводящей линии R приходящая со стороны потребителя среда-носитель течет к энергогенераторам, которые подводят к среде-носителю тепло. По подводящей линии V среда-носитель течет к циркуляционному контуру потребителя (не изображено).
Первый газовый котел G1 расположен тоже параллельно блочным ТЭЦ B1, B2 ниже по потоку на подводящей линии V. Дальше ниже по потоку на подводящей линии V параллельно первому газовому котлу G1 и блочные ТЭЦ B1, B2 находится также буферный аккумулятор P. Ниже по потоку от буферного аккумулятора P последовательно в подводящей линии V расположен второй газовый котел G2, так что этот второй газовый котел G2 может непосредственно поднимать температуру подводящей линии. Вследствие расположения второго газового котла G2 в подводящей линии после буферного аккумулятора он не может влиять на температуру аккумулированной в буферном аккумуляторе воды.
Блочные ТЭЦ B1, B2 и газовые котлы G1, G2 имеют по регулировочному устройству R1-R4 для регулирования регулируемых величин энергогенераторов. Устройство S управления соединено с регулировочными устройствами R1-R4 и может периодически запрашивать настроенные регулируемые величины и выдавать заданные значения SW регулировочным устройствам R1-R4. При этом логика управления выполнена аналогично тому, как изображено на фиг.1, но с четырьмя энергогенераторами B1, B2, G1, G2.
Управление устройства S управления системы энергоснабжения этого примера осуществления может осуществляться в соответствии с уставками установленного режима эксплуатации. При этом первый газовый котел G1 должен применяться только тогда, когда обе блочные ТЭЦ B1, B2 уже находятся в эксплуатации, и предоставляемого ими в подводящей линии V тепла недостаточно, чтобы выполнять требование EA предоставления энергии, например, в виде требуемой температуры в буферном аккумуляторе P или температуры подводящей линии системы на переходе (справа на фигуре) к циркуляционному контуру потребителя. Второй газовый котел G2 должен при этом применяться только тогда, когда обе блочные ТЭЦ B1, B2 и первый газовый котел G1 уже находятся в эксплуатации, и предоставляемого тепла недостаточно, чтобы выполнять требование предоставления энергии.
Теперь с помощью фиг.6 поясняется, как в системе мультивалентного энергоснабжения определяется последовательность включения или, соответственно, выключения. Так как система мультивалентного энергоснабжения может предоставлять как тепло, так и электрическую энергию, предоставляются два вида энергии F1 (тепло) и F2 (электрическую энергию).
Между указанными блочная ТЭЦ B1, B2 должна осуществляться компенсация времени работы. Для этого соотносят обе блочные ТЭЦ B1, B2 с одной группой GR1. В пределах этой группы блочные ТЭЦ B1, B2 могут меняться своими местами. Критерием того, на каком месте должна стоять какая-либо блочная ТЭЦ в группе, может быть разница времени работы между этими блочными ТЭЦ B1, B2. Таким образом, разница времени работы является специфическим критерием места. Критерий, специфический для генератора, например, для блочной ТЭЦ B1, при обмене местами перемещается вместе с ним и при этом остается у этого энергогенератора. Для предотвращения постоянного обмена местами двух блочных ТЭЦ B1, B2 в пределах группы GR1 может, к тому же, устанавливаться минимальная разница времени работы, начиная с которой разрешено осуществление компенсации времени работы. Устройство управления регистрирует время работы этих блочных ТЭЦ и в зависимости от зарегистрированного времени работы устанавливает последовательность блочных ТЭЦ.
Последовательность, в которой включаются первый газовый котел G1 и второй газовый котел G2, должна быть постоянной. Не должна осуществляться компенсация времени работы между газовыми котлами G1, G2. Это может быть, например, обосновано тем, что первый газовый котел G1 имеет лучший коэффициент использования (например, котел с утилизацией тепла газов котла), чем второй газовый котел G2 (например, низкотемпературный котел). Чтобы достичь этого, соотносят два газовых котла с двумя отдельными группами GR2, GR3. Коэффициент использования газовых котлов является примером специфического свойства энергогенераторов.
Три группы GR1-GR3 первого вида F1 энергии могут распределяться в один общий каскад 1. Последовательность групп GR1, GR2, GR3 может быть постоянной или варьируемой. Чтобы блочные ТЭЦ B1, B2 могли достигать наибольшего возможного количества часов эксплуатации, группа GR1 располагается в пределах каскада 1 на первом месте. Так как газовый котел G1 должен эксплуатироваться с предпочтением к газовому котлу G2, группа GR2, включающая в себя газовый котел G1, располагается в каскаде 1 на втором месте перед группой GR3, включающей в себя газовый котел G2.
Устройство управления принимает также требования предоставления энергии требуемой электрической мощности (например, в виде требования электрического тока и/или электрического напряжения). Поэтому блочные ТЭЦ B1, B2, наряду с требованием предоставления энергии по теплу, могут также включаться или, соответственно, регулироваться для выполнения требований по электрической энергии. Поэтому соотносят блочные ТЭЦ B1, B2 со вторым видом F2 энергии, электрической энергии.
Требования предоставления энергии по электрической энергии и/или требование переключения энергогенераторов, которые предоставляют электрическую энергию, учитываются устройством S управления. Блочная ТЭЦ в этом примере эксплуатировались бы для предоставления тепла следующим образом.
Первая блочная ТЭЦ B1 на первом месте в пределах группы GR1 (в зависимости от компенсации времени работы, это может быть также вторая блочная ТЭЦ B2) включается при недостижении требуемой температуры подводящей линии системы. При этом требуемая температура подводящей линии системы измеряется ниже по потоку от второго газового котла G2 в подводящей линии V. При превышении предопределенного порогового значения температуры в буферном аккумуляторе P, которая измеряется в буферном аккумуляторе P на нижнем слое, первая блочная ТЭЦ B1 выключается.
Управление второй блочная ТЭЦ B2 на втором месте в группе GR1 осуществляется аналогичным образом управлению первой блочная ТЭЦ B1. Когда, несмотря на включенную блочная ТЭЦ B1, регистрируется недостижение требуемой температуры подводящей линии системы, устройство S управления подключает вторую блочная ТЭЦ B2. При превышении предопределенного порогового значения температуры в буферном аккумуляторе P, которая измеряется в буферном аккумуляторе P на среднем слое, устройство S управления снова отключает вторую блочная ТЭЦ B2.
Газовый котел G1 включается при уже включенных блочных ТЭЦ B1 и B2 при недостижении требуемой температуры подводящей линии системы. Выключение газового котла G1 осуществляется, когда превышается пороговое значение температуры в буферном аккумуляторе P, которое измеряется в верхнем слое.
Когда первые три энергогенератора в каскаде 1 вида F1 энергии тепло уже находятся в эксплуатации, но измеряется недостижение требуемой температуры подводящей линии системы, то включается второй котел G2. Как только требуемая температура подводящей линии превышается, устройство S управления снова отключает газовый котел G2.
В частности, требования по виду энергии тепло и по виду энергии электрическая энергия координированным образом регистрируются устройством управления и подвергаются дальнейшей обработке. Это соответствует нахождению компромисса требований по виду энергии тепло и виду энергии электрическая энергия. Если бы вид энергии тепло, например, требовал бы выключения какой-либо блочной ТЭЦ, устройство S управления сначала проверило бы, требует ли вид энергии электрическая энергия дальнейшей эксплуатации этой блочной ТЭЦ, прежде чем будет отменен допуск. Для этого устройство S управления может быть предназначено для того, чтобы оценивать потребность в энергии данного вида энергии и принимать решение об отмене допуска в зависимости от того, требуется ли дальнейшая эксплуатация этой блочной ТЭЦ. С помощью этого способа может минимизироваться количество процессов включения и выключения, благодаря чему может уменьшаться износ энергогенераторов.
По этому примеру осуществления энергогенератору может даваться допуск, когда по меньшей мере один вид энергии требует допуска для этого энергогенератора. Затем допуск может отменяться, когда ни один вид энергии больше не требует эксплуатации этого энергогенератора.
Четвертый пример осуществления
На фиг.7 показана гидравлическая схема системы энергоснабжения по четвертому примеру осуществления. Аналогично третьему примеру осуществления эта система энергоснабжения имеет буферный аккумулятор P между подводящей линией V и отводящей линией R и газовый котел G1 в подводящей линии V ниже по потоку от буферного аккумулятора P. Первый дровяной котел H1 и второй дровяной котел H2 расположены каждый параллельно друг другу и параллельно буферному аккумулятору P выше по потоку в подводящей линии V1.
Устройство S управления системы энергоснабжения по второму примеру осуществления устроено так, что предпочтительно применяются дровяные котлы H1, H2, при этом газовый котел G1 должен покрывать пиковую нагрузку. Благодаря этому более дешевое топливо древесина применяется для основной нагрузки (выполнение требования минимальной энергии), в то время как инертность дровяных котлов H1, H2 компенсируется применением быстро включаемого и также быстро снова выключаемого газового котла G1. При этом газовый котел G1 может обеспечивать пиковую нагрузку (выполнение требования максимальной энергии).
Таким образом, путем адаптированного к специфическим свойствам энергогенераторов управления системой мультивалентного энергоснабжения может также достигаться высокое качество регулирования. При этом может быстро достигаться и затем поддерживаться требование предоставления энергии в виде требуемой температуры подводящей линии системы на переходе к циркуляционному контуру потребителя (не изображено). Это может быть предпочтительно, в частности, тогда, когда на стороне потребителя подключены чувствительные процессы (например, производственные машины).
В качестве следующего требования к управлению системой мультивалентного энергоснабжения может задаваться необходимость осуществления компенсации времени работы между дровяными котлами. Кроме того, дровяные котлы H1, H2 должны эксплуатироваться в верхнем диапазоне мощности, где может происходить сгорание при особенно малом количестве вредных веществ, то есть чистое, и достигается наиболее высокий возможный коэффициент полезного действия. Тем самым, к тому же, может достигаться наиболее долгая возможная продолжительность эксплуатации между процессами технического обслуживания.
По уровню техники обычно задается постоянная последовательность включения и выключения, при этом не может осуществляться компенсация времени работы. Тогда первый дровяной котел H1 получал бы существенно больше часов эксплуатации, чем второй дровяной котел H2. При изменении нагрузки (например, путем включения или, соответственно, разгона системы энергоснабжения после останова, например, после технического обслуживания или в конце недели) сначала подключается первый дровяной котел H1. Однако ему необходимо относительно долгое время, пока сможет вырабатываться достаточно большое количество тепла для выполнения требования предоставления энергии. Поэтому (при необходимости после предопределенного времени ожидания) при таком способе при невыполнении требования предоставления энергии сначала включался бы второй котел H2. Только после дальнейшего времени ожидания мог бы также включаться газовый котел G1. Газовый котел G1 мог бы вырабатывать требуемое количество тепла за относительно короткое время. При таком методе по уровню техники проходило бы относительно долгое время, пока могло бы предоставляться требуемое количество тепла. Другими словами, качество регулирования системы энергоснабжения при таком методе было бы сильно ограниченным. В качестве негативного последствия, например, производственные машины в циркуляционном контуре потребителя могли бы входить в эксплуатацию только с большой задержкой во времени.
После продолжительного времени разогрева (например, через час) дровяные котлы H1, H2 вырабатывают тепло, и температура подводящей линии системы возрастает, так как производится больше тепла, чем может отбираться потребителями или буферным аккумулятором P. При этом температура подводящей линии может возрастать выше требуемого заданного значения. Обычно выход температуры подводящей линии за заданное значение используется в качестве критерия выключения газового котла G1. Результатом этого является соответственно плохое качество регулирования, из-за чего существует вероятность выхода из эксплуатации потребляющих тепло производственных машин в циркуляционном контуре потребителя. Если отбираемая мощность ниже суммы заданной мощности двух дровяных котлов H1, H2, дровяные котлы H1, H2 эксплуатируются в неоптимальных рабочих точках (каждый с низкой мощностью).
Если отбираемая мощность ниже суммы основной мощности двух дровяных котлов H1, H2, второй дровяной котел через короткое время выводится из эксплуатации. Следствием являются плохой баланс энергии и отрицательные последствия для срока службы и интенсивности технического обслуживания дровяных котлов H1, H2.
На фиг.8 показано, как может определяться предлагаемая изобретением последовательность включения и/или выключения энергогенераторов системы энергоснабжения четвертого примера осуществления. Дровяные котлы H1, H2 объединены в одну группу GR1, так что, как описано выше, может происходить компенсация времени работы между двумя однотипными энергогенераторами H1, H2.
Если расположить газовый котел G1 тоже в первом каскаде 1 в качестве последнего энергогенератора, соответственно поочередной последовательности в каскаде 1 он мог бы включаться только тогда, когда дровяное котлы H1, H2 уже находятся в эксплуатации, и требуемого количества энергии недостаточно, чтобы выполнить требование EA предоставления энергии. Хорошо регулируемый газовый котел G1 не мог бы, следовательно, применяться для быстрого удовлетворения пиковых нагрузок.
Дровяные котлы H1, H2 включались и выключались бы аналогично блочные ТЭЦ B1, B2 в третьем примере осуществления. Однако газовый котел G1 располагается здесь в отдельном каскаде 2 и при этом может эксплуатироваться в зависимости от измеренной на подводящей линии системы разности между фактической температурой и заданной температурой. Следовательно, газовый котел G1 может эксплуатироваться независимо от состояния переключения дровяных котлов H1, H2, так что достигается улучшенное качество регулирования.
Во избежание эксплуатации дровяных котлов H1, H2 в неоптимальных рабочих точках при низкой мощности, хотя мощности только одного дровяного котла H1, H2 было бы достаточно для покрытия потребной мощности, эта ситуация может обнаруживаться путем аналитической обработки баланса мощности в пределах группы GR1. Тем самым может устанавливаться соответствующий критерий выключения второго дровяного котла H2.
При включении или, соответственно, разгоне системы энергоснабжения после продолжительного останова устройство S управления распознает, что требование предоставления энергии могло бы выполняться только одним дровяным котлом H1. При этом второй дровяной котел H2 сначала совсем не получает допуска от устройства S управления. Но так как дровяному котлу H1 требуется долгое время для разогрева, включается газовый котел G1 для предоставления требуемого количества тепла. Как только дровяного котла H1 будет достаточно для выполнения требования, газовый котел G1 снова отключится.
Когда значение требуемого количества энергии опускается настолько, что предоставляемая дровяным котлом H1 температура подводящей линии превышает требуемую температуру подводящей линии системы, устройство управления может временно аккумулировать вырабатываемое тепло в буферном аккумуляторе P. Когда в буферном аккумуляторе P имеется достаточно тепла, то он может использоваться устройством S управления как энергогенератор для предоставления тепла, благодаря чему, в частности, могут выравниваться быстро возникающие колебания мощности.
Пятый пример осуществления
На фиг.9 показана гидравлическая схема системы энергоснабжения по пятому примеру осуществления. Тепловой насос W1 и газовый котел G1 расположены параллельно друг другу и параллельно буферному аккумулятору P между подводящей линией V и отводящей линией R.
Тепловой насос W1 должен применяться предпочтительно и выполнять требование минимальной энергии. Газовый котел G1 должен в качестве котла пиковой нагрузки только покрывать разность с требуемым количеством тепла и при этом выполнять требование максимальной энергии.
Чтобы сначала применялся тепловой насос W1, по уровню техники должна задаваться постоянная (поочередная) последовательность включения и выключения. Однако тепловой насос W1 не может входить в эксплуатацию при слишком высокой температуре отводящей линии. Но тогда из-за постоянной последовательности включения не может вводиться в эксплуатацию и газовый котел G1. Тогда не может вырабатываться требуемое количество тепла. Это пример того, как специфический критерий генератора в зависимости от параметра системы (температура в отводящей линии) может препятствовать подключению энергогенератора и вместе с тем блокирует подключение других энергогенераторов в поочередной последовательности переключения.
Предлагаемое изобретением решение этой проблемы описывается с помощью фиг.10. Тепловой насос W1 и газовый котел G1 распределены по собственным каскадам 1 и 2. Это обеспечивает возможность включения двух энергогенераторов W1, G1 параллельно и независимо друг от друга. Чтобы тепловой насос W1 применялся предпочтительно, устройство S управления определяет уставки заданных значений и переключения для выполнения требования предоставления энергии в зависимости от специфических для генератора критериев. В настоящем примере эти специфические для генератора критерии касаются вида энергогенератора и его динамического свойства. Так, устройство S управления регистрирует ограничения энергогенераторов, которые, например, вынуждают выключаться тепловой насос W1 при слишком высокой температуре отводящей линии и задают определенное время ожидания между процессами переключения.
Иначе, чем показано на фиг.10, тепловой насос W1 и газовый котел G1 могли бы также размещаться вместе в одном первом каскаде 1. Тогда если бы при превышении некоторого установленного порогового значения температуры выключался W1, то устройство S управления получало бы от W1 ограничение, что W1 больше не может включаться определенное время. Это приводило бы к тому, что W1 пропускался бы в последовательности включения, и при необходимости мог бы включаться следующий энергогенератор, здесь газовый котел G1.
Шестой пример осуществления
В шестом примере осуществления система энергоснабжения включает в себя два газовых котла G1, G2 и два масляных котла O1, O2, все которые расположены параллельно друг другу между подводящей линией V и отводящей линией R. Для передачи тепла в циркуляционный контур потребителя предусмотрен передатчик тепла. Гидравлическая схема системы энергоснабжения по шестому примеру осуществления изображена на фиг.11.
При управлении системой энергоснабжения должны учитываться действующая стоимость энергии и/или доступность природного газа и мазута. Энергоноситель, имеющий более низкую стоимость энергии, должен применяться предпочтительно. Кроме того, между котлами одинакового вида топлива должна происходить компенсация времени работы.
Все котлы могут эксплуатироваться в только одном каскаде. Чтобы выполнить сформулированную выше задачу, соотносят газовые котлы G1, G2 и масляных котлов O1, O2, как изображено на фиг.12, каждый с собственной группой. В пределах каждой из групп происходит компенсация времени работы. В зависимости от цен на энергию, последовательность групп выбирается так, чтобы сначала включалась группа, имеющая более низкую себестоимость тепла.
Седьмой пример осуществления
Управление системой мультивалентного энергоснабжения путем распределения энергогенераторов на группы и каскады поясняется далее еще раз на седьмом примере осуществления.
На фиг.13 показана гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по указанному седьмому примеру осуществления. Система мультивалентного энергоснабжения включает в себя по два газовых котла G1, G2, которые предоставляют энергию в виде тепла, две блочные ТЭЦ B1, B2, которые предоставляют энергию в виде тепла и электрического тока, два дровяных котла H1, H2, которые предоставляют энергию в виде тепла, и буферный аккумулятор P. Кроме того, в подводящей линии V расположен сенсор T1 температуры, который измеряет температуру подводящей линии системы. В буферном аккумуляторе P расположены три сенсора T2, T3, T4 температуры, которые измеряют каждый температуру в буферном аккумуляторе P, соответственно, в верхней области, в средней области и в нижней области буферного аккумулятора. Газовые котлы G1, G2 используют в качестве энергоносителя природный газ из подводящего газопровода, блочные ТЭЦ B1, B2 используют дизельное топливо из топливного бака, а дровяные котлы H1, H2 используют древесные пеллеты из накопителя древесных пеллет, который питает дровяные котлы H1, H2 топливом посредством устройства подачи.
Каждый из энергогенераторов G1, G2, B1, B2, H1, H2 имеет по регулировочному устройству для регулирования регулируемых величин каждого энергогенератора G1, G2, B1, B2, H1, H2. Эти регулируемые величины включают в себя, в том числе, отдаваемую тепловую мощность и объемный поток текучей среды-носителя через энергогенераторы G1, G2, B1, B2, H1, H2, которой отдается тепло. Для управления объемным потоком в самих энергогенераторах G1, G2, B1, B2, H1, H2 или в соединенных с энергогенераторами G1, G2, B1, B2, H1, H2 трубопроводах (подводящая линия V и/или отводящая линия R) расположены соответственно клапаны и/или дроссельные заслонки и/или циркуляционные насосы. У блочных ТЭЦ B1, B2 к регулируемым величинам относится также отдаваемый электрический ток или, соответственно, электрическое напряжение.
Управление системой энергоснабжения с помощью устройства S управления для выполнения зарегистрированного требования EA предоставления энергии, которое, например, устанавливает требуемую температуру подводящей линии системы в точке T1 измерения или температуру буферного аккумулятора в одной из трех точек T2, T3, T4 измерения буферного аккумулятора P, осуществляется в зависимости от каждого используемого энергогенераторами G1, G2, B1, B2, H1, H2 энергоносителя, газа, дизельного топлива и древесины. При этом древесина должна применяться как предпочтительный энергоноситель. Далее, блочные ТЭЦ B1, B2 должны по возможности работать при продолжительной эксплуатации. Для выполнения требования EA предоставления энергии устройство S управления определяет заданные значения SW для каждого энергогенератора G1, G2, B1, B2, H1, H2 и выдает их регулировочным устройствам энергогенераторов G1, G2, B1, B2, H1, H2. Заданные значения SW могут включать в себя уставки регулируемых величин энергогенераторов G1, G2, B1, B2, H1, H2, а также указания включения и/или выключения энергогенераторов G1, G2, B1, B2, H1, H2.
Устройство S управления регистрирует последовательность включения и/или выключения энергогенераторов G1, G2, B1, B2, H1, H2. Эта последовательность устанавливается на основании изображенного на фиг.12 распределения энергогенераторов G1, G2, B1, B2, H1, H2 на группы и каскады. Соотносят два однотипных дровяных котлов H1, H2 с одной общей группой GR1. Как уже описано выше, в одной группе может происходить компенсация времени работы между дровяными котлами H1, H2. Соответствующим образом соотносят две блочные ТЭЦ B1, B2 с группой GR2, и они тоже эксплуатируются с компенсацией времени работы. Соотносят два газовых котла G1 и G2 с одной группой GR3. Между газовыми котлами G1, G2 также может происходить компенсация времени работы.
Дровяные котлы H1, H2 и блочные ТЭЦ B1, B2 считаются предпочтительными энергогенераторами, так как их эксплуатация по сравнению с газовыми котлами G1, G2 имеет преимущества с точки зрения доступности используемых энергоносителей. К тому же в первом режиме эксплуатации системы мультивалентного энергоснабжения должна по возможности непрерывно предоставляться электрическая энергия. Для этого, как изображено на фиг.14, соотносят группы GR1 и GR2 с первым каскадом 1. Последовательность групп GR1 и GR2 в пределах группы может приниматься на основании специфических для групп критериев. Так, последовательность может устанавливаться, например, в зависимости от действующей стоимости топлива, приниматься в зависимости от запланированных мероприятий по техническому обслуживанию или ставиться в зависимость от требования предоставления энергии по электрической энергии. Кроме того, на последовательность групп GR1, GR2 в каскаде 1 могут также влиять другие специфические свойства энергогенераторов.
Отдача мощности дровяными котлами лишь с трудом поддается модуляции. Два дровяных котла H1, H2 этого примера осуществления могут либо эксплуатироваться при максимальной мощности, либо быть выключены. Как описано выше, процессы включения или, соответственно, выключения зависимы от подвода или, соответственно, расходования топлива древесины в топке и поэтому являются процессами, занимающими относительно много времени. При этом дровяные котлы H1, H2 только очень инертно реагируют на изменение регулируемой величины и могут либо совсем не отдавать мощность (минимальное значение), либо отдавать максимальную мощность (максимальное значение). Вследствие этих специфических свойств дровяные котлы распределяются в общую группу GR1.
Если по меньшей мере один из дровяных котлов H1, H2 находится в эксплуатации, то он уже больше не может выключаться до полного сгорания заряженного топлива. Тогда регулировочное устройство дровяного котла сообщает устройству S управления, что для дровяного котла H1 или H2 имеется ограничение, которое говорит о том, что дровяной котел должен быть включен.
Если, например, один из дровяных котлов H1, H2 достиг максимального времени эксплуатации, и он должен подвергаться техническому обслуживанию, то устройство S управления может регистрировать соответствующее ограничение, что дровяной котел H1 или H2 должен быть выключен.
Так как дровяные котлы H1, H2 в связи с их инертностью эксплуатируются по возможности продолжительно, группа GR1, включающая в себя дровяные котлы H1, H2, особенно хорошо подходит для обеспечения требования минимальной энергии системы энергоснабжения в виде тепла. Альтернативно для обеспечения требования минимальной энергии системы энергоснабжения в виде тепла может также применяться группа GR2, включающая в себя блочные ТЭЦ B1, B2. При этом группа GR2 может также одновременно обеспечивать требование минимальной энергии системы энергоснабжения в виде электрической энергии. Устройство S управления может выбирать одну из двух групп GR1 и GR2 для обеспечения требования минимальной энергии в зависимости от выбранного режима эксплуатации.
Хорошо регулируемые по отдаче своей мощности и быстро реагирующие на изменение регулируемых величин газовые котлы G1, G2 вследствие этих специфических свойств особенно хорошо пригодны для обеспечения требования максимальной энергии. В частности, когда предоставляемого дровяными котлами H1, H2 количества тепла недостаточно для выполнения максимального требования тепла, для выполнения этого требования включаются газовые котлы G1, G2.
Устройство S управления системы энергоснабжения седьмого примера осуществления может также иметь устройство 14 регистрации энергогенераторов. Это устройство регистрирует, какие виды энергии могут предоставлять каждый из энергогенераторов G1, G2, B1, B2, H1, H2. При наличии зарегистрированного устройством 10 регистрации требований требования EA предоставления энергии для одновременного предоставления тепла и электрической энергии устройство 14 регистрации энергогенераторов определяет, что блочные ТЭЦ B1, B2 могут предоставлять тепло и электрическую энергию, и передает эту информацию устройству 11 определения заданных значений устройства S управления. Затем устройство 11 определения заданных значений находит заданные значения SW для блочных ТЭЦ B1, B2 для предоставления тепла и электрической энергии в зависимости от требования EA предоставления энергии. Устройство 12 выдачи заданных значений через надлежащий интерфейс связи выдает заданные значения SW регулировочным устройствам блочная ТЭЦ B1, B2.
Фиг.14 иллюстрирует распределение энергогенераторов седьмого примера осуществления на группы и каскады. Кроме того, отображается в качестве примера состояние системы, при котором два дровяных котла H1, H2 первой группы GR1 оба включены и работают при полной нагрузке. Обе блочные ТЭЦ B1, B2 второй группы GR2 выключены. Первый газовый котел G1 включен и эксплуатируется с модуляцией при нагрузке 40% максимальной мощности.
Раскрытые в вышестоящем описании, пунктах формулы изобретения и на чертежах признаки, как по отдельности, так и в любой комбинации могут иметь значение для осуществления изобретения в его разных вариантах осуществления.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
V Подводящая линия
R Отводящая линия
S Устройство управления
P Буферный аккумулятор
R1 Первое регулировочное устройство
R2 Второе регулировочное устройство
R3 Третье регулировочное устройство
E1 Первый энергогенератор
E2 Второй энергогенератор
E3 Третий энергогенератор
E4 Четвертый энергогенератор
E5 Пятый энергогенератор
E6 Шестой энергогенератор
E7 Седьмой энергогенератор
E8 Восьмой энергогенератор
G1 Первый газовый котел
G2 Второй газовый котел
O1 Первый масляный котел
O2 Второй масляный котел
B1 Первая блочная ТЭЦ
B2 Вторая блочная ТЭЦ
H1 Первый дровяной котел
H2 Второй дровяной котел
GR1 Первая группа
GR2 Вторая группа
GR3 Третья группа
GR4 Четвертая группа
GR5 Пятая группа
F1 Первый вид энергии (тепло)
F2 Второй вид энергии (электрическая энергия)
F3 Третий вид энергии (холод)
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ МУЛЬТИВАЛЕНТНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ | 2017 |
|
RU2735691C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ МУЛЬТИВАЛЕНТНОГО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ | 2017 |
|
RU2728800C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ | 2017 |
|
RU2739751C2 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОНФИГУРИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ МУЛЬТИВАЛЕНТНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ | 2017 |
|
RU2727209C2 |
| МЕХАНИЗМ ОТКРЫВАНИЯ И ЗАКРЫВАНИЯ КРЫШКИ НИШИ | 2018 |
|
RU2759074C2 |
| УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ БИЛИРУБИНА В ПОДКОЖНЫХ ТКАНЯХ И КРОВИ ПАЦИЕНТОВ | 1992 |
|
RU2038037C1 |
| СПОСОБ ЗАМЕЩЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ТОПЛИВА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЦИКЛАХ | 2003 |
|
RU2258147C1 |
| Тест система для пренатального генетического тестирования на HLA-совместимость | 2020 |
|
RU2728215C1 |
| УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДИЗЕЛЬНОГО МАСЛА И РЕАКТИВНОГО ТОПЛИВА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СИНТЕТИЧЕСКОЙ НЕФТИ ОТ СИНТЕЗА ФИШЕРА-ТРОПША | 2016 |
|
RU2679662C1 |
| ϕ-СОВЕРШЕННЫЕ СУПЕРШАХМАТЫ НА КЛАССИЧЕСКОЙ 64-КЛЕТОЧНОЙ ДОСКЕ | 1997 |
|
RU2118554C1 |
Группа изобретений касается средств управления системой мультивалентного энергоснабжения. Технический результат – улучшение качества регулирования. Для этого система мультивалентного энергоснабжения включает в себя по меньшей мере два энергогенератора, использующих по меньшей мере два разных энергоносителя. Система энергоснабжения включает в себя для каждого энергогенератора по регулировочному устройству и устройство управления для координированного управления регулировочными устройствами. Устройство управления регистрирует по меньшей мере одно требование предоставления энергии по каждому по меньшей мере одному виду энергии и устанавливает распределение энергогенераторов на группы в соответствии со специфическим свойством энергогенераторов, при этом каждый энергогенератор по каждому виду энергии, который он предоставляет, соотносится точно с одной группой. Для каждого энергогенератора устройство управления определяет заданные значения для выполнения по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от распределения энергогенераторов на группы и выдает заданные значения регулировочным устройствам. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил.
1. Способ управления системой мультивалентного энергоснабжения, причем система мультивалентного энергоснабжения по меньшей мере включает в себя:
- по меньшей мере два энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1), использующих по меньшей мере два разных энергоносителя для предоставления энергии в виде тепла (F1), и/или холода (F3), и/или электрической энергии (F2);
- для каждого энергогенератора по регулировочному устройству (R1-R3) для регулирования регулируемых величин энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1); и
- устройство (S) управления для координированного управления регулировочными устройствами (R1-R3),
при этом устройство (S) управления выполняет следующие этапы способа:
- регистрация по меньшей мере одного требования (EA) предоставления энергии по каждому по меньшей мере одному виду энергии: тепла (F1), и/или холода (F3), и/или электрической энергии (F2);
- установление распределения энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) на группы (GR1-GR5) в соответствии со специфическим свойством энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1), которое определяется на основании максимальной мощности энергогенератора, и/или времени его включения/выключения, и/или физического расположения энергогенератора, и/или вида применяемого энергоносителя, при этом каждый энергогенератор (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) по каждому виду (F1-F3) энергии, который он предоставляет, соотносят точно с одной группой (GR1-GR5);
- для каждого энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) определение заданных значений (SW) для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от распределения энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) на группы (GR1-GR5); и
- выдача заданных значений (SW) регулировочным устройствам (R1-R3).
2. Способ по п.1, при этом устройство (S) управления выполняет дополнительно следующие этапы:
- в случае если одна группа (GR1-GR5) имеет больше одного энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1), регистрация текущих и/или прошлых регулируемых величин энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) группы (GR1-GR5), которые описывают текущий режим эксплуатации и/или прошедший ход режимов эксплуатации;
- установление последовательности энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) в пределах группы (GR1-GR5) в соответствии с зарегистрированными регулируемыми величинами и/или отношением регулируемых величин; и
- для каждого энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) определение заданных значений (SW) для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от установленной последовательности энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) в пределах группы (GR1-GR5).
3. Способ по п.1 или 2, при этом устройство (S) управления по каждому виду (F1-F3) энергии выполняет дополнительно следующие этапы:
- распределение групп (GR1-GR5) энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) на каскады в зависимости от по меньшей мере одного свойства, специфического для энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) группы, при этом каждую группу (GR1-GR5) соотносят точно с одним каскадом;
- в случае если каскад включает в себя больше одной группы (GR1-GR5), установление поочередной последовательности групп (GR1-GR5) в каскаде; и
- для каждого энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) определение заданных значений (SW) для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от установленного распределения групп (GR1-GR5) на каскады, при этом управление каскадами может осуществляться независимо друг от друга.
4. Способ по п.3, при этом устройство (S) управления выполняет дополнительно следующие этапы:
- в пределах каждого каскада установление последовательности групп (GR1-GR5) энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) в зависимости от по меньшей мере одного из следующих свойств энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1): удельное энергосодержание соответственно применяемого энергоносителя, цена соответственно применяемого энергоносителя, доступность соответственно применяемого энергоносителя, продолжительность до достижения интервала технического обслуживания энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1), физическое расположение соответствующих энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) в системе мультивалентного энергоснабжения или установление последовательности групп пользователем; и
- для каждого энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) определение заданных значений (SW) для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от установленной последовательности групп (GR1-GR5).
5. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, при этом специфическое свойство энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) зависит от вида применяемого энергогенератором (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) энергоносителя и/или физического расположения энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) в системе мультивалентного энергоснабжения.
6. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, при этом по меньшей мере один энергогенератор (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) применяют для выполнения требования минимальной энергии.
7. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, при этом по меньшей мере один энергогенератор (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) применяется для выполнения требования максимальной энергии.
8. Способ по меньшей мере по одному из предыдущих пунктов, при этом устройство (S) управления дополнительно выполняет следующие этапы:
- регистрация наличия требования (EA) предоставления энергии для предоставления тепла (F1) и электрической энергии (F2);
- определение возможности предоставления одним из энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) тепла (F1) и электрической энергии (F2);
- определение заданных значений (SW) для энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) для предоставления тепла (F1) и электрической энергии (F2) в зависимости от требования (EA) предоставления энергии.
9. Устройство (S) управления для управления системой мультивалентного энергоснабжения, причем система мультивалентного энергоснабжения включает в себя по меньшей мере:
- два энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1), использующих по меньшей мере два разных энергоносителя для предоставления энергии в виде тепла (F1), и/или холода (F3), и/или электрической энергии (F2);
- для каждого энергогенератора по регулировочному устройству (R1-R3) для регулирования регулируемых величин энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1); и
- устройство (S) управления для координированного управления регулировочными устройствами (R1-R3),
причем устройство (S) управления выполнено с возможностью
- регистрировать по меньшей мере одно требование (EA) предоставления энергии по каждому по меньшей мере одному виду энергии: теплу (F1), и/или холоду (F3), и/или электрической энергии (F (2);
- устанавливать распределение энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) на группы (GR1-GR5) в соответствии со специфическим свойством энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1), которое определяется на основании максимальной мощности энергогенератора, и/или времени его включения/выключения, и/или физического расположения энергогенератора, и/или вида применяемого энергоносителя, при этом каждый энергогенератор (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) соотносится точно с одной группой (GR1-GR5);
- определять для каждого энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) заданные значения (SW) для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от распределения энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) на группы (GR1-GR5); и
- выдавать заданные значения (SW) регулировочным устройствам (R1-R3).
10. Устройство (S) управления по п.9, при этом устройство (S) управления дополнительно выполнено с возможностью
- распределять группы (GR1-GR5) энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) на каскады в зависимости от по меньшей мере одного свойства, специфического для группы энергогенераторов (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1), при этом каждая группа (GR1-GR5) соотносится точно с одним каскадом;
- в случае если один каскад включает в себя больше одной группы (GR1-GR5), устанавливать поочередную последовательность групп (GR1-GR5) в каскаде; и
- для каждого энергогенератора (E1-E8, B1, B2, G1, G2, H1, H2, O1, O2, W1) определять заданные значения (SW) для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от установленного распределения групп (GR1-GR5) по каскадам, при этом каскады могут управляться независимо друг от друга.
| Способ приготовления лака | 1924 |
|
SU2011A1 |
| Способ приготовления лака | 1924 |
|
SU2011A1 |
| EP 1202425 A2, 02.05.2002 | |||
| КОМПОНОВКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ | 2008 |
|
RU2449447C2 |
