基于三联供耦合蓄能等多能复杂能源系统的调试方法及策略分析

马鹏亮

摘要：三联供系统耦合蓄能等多种能源系统的调试及策略分析是保证系统正常、高效运行的重要前提。针对某一分布式能源站，结合能源站的三联供系统、储能系统、以及电制冷、锅炉、地源热泵、市政热力等多种能源系统的复杂供能形式，对系统进行综合调试及对负荷的提前预测，分析判断保证分布式能源站在各负荷工况下能够正常、最高效的运行。在不同负荷工况、不同时段的前提下，分析各供能系统的效率值及经济性，采取最优的耦合模式，使系统保持最优运行，从而在保证整体分布式能源站的能效最高。

关键词：三联供系统；蓄能系统；多能系统耦合；调试方法；运行策略

引言

随着我国的经济和可持续发展，追求能源的清洁高效利用成为人们关注、研究的重点，而分布式能源站以其能效利用合理、效率高、污染少、系统运行灵活，经济高等特点快速发展，近年来成为行业内学者研究的重点对象。

分布式能源站是基于三联供系统并耦合储能、电制冷、锅炉、地源热泵、市政热力等多种能源系统的复杂供能形式。显然基于三联供耦合储能等多能复杂能源系统的调试方案及策略分析成为分布式能源站成功与否的关键步骤和程序。以位于北京某处的分布式能源站基于三联供耦合储能等多能复杂的能源系统为例，该分布式能源站功能面积约50万㎡，冷负荷41.75MW，热负荷为22.71MW。园区的夏季供冷时间为120天、冬季供暖时间为120天。系统能源形势及原理图如图1所示：

图1分布式能源系统原理图

1基于三联供耦合储能等多能复杂能源系统的调试方法

1.1调试内容

基于三联供耦合储能等多能复杂能源系统的调试方法主要包含以下部分：

（1）现场仪表单体调试；

（2）现场设备单体调试；

（3）系统软件硬件调试；

（4）系统联合调试。

对三联供系统、储能系统、电制冷、地源热泵、锅炉、市政热力等能源系统的自控系统各种过程参数、系统功能进行运行前调试，保证分布式能源的高效、稳定及安全运行。

1.2调试过程

1.2.1仪表、设备单体调试过程如下：

（1）仪表、设备调试前进行一般性检查，如外观、附件、铭牌、规格等，并做好记录；

（2）调试所用的器具完好，保证测量结果的准确性；

（3）从事调试和调试工作的人员能熟练地掌握试验项目的操作技能，正确使用、维护所用的工作器具；

（4）仪表、设备调试记录，字迹要工整、资料齐全；

（5）仪表、设备经调试和调试后，应达到使用要求。

1.2.2系统硬件软件调试过程如下：

配置测试

（1）硬件外观检查：检查外观有无损伤，结构是否合理，内部配线是否合理，装配工艺好坏，外型尺寸是否符合要求。

（2）硬件配置测试：包括各站设备、部件、模块、卡件的数量、规格、型号、产地等。

（3）软件配置测试：内容包括软件是否齐全，版本是否符合要求等。

功能测试

（1）PLC重新上电、装载；

（2）组态功能测试，检查组态软件的各功能是否完善，使用是否方便，通过演示，进行某些“非法操作”，观察系统软件的容错能力；

（3）操作员站软件功能测试：对照系统规范设计说明书中列举的功能，逐项进行操作，并按测试要求进行某些“非法操作”，检查所有的操作对应的输出结果是否正确；

（4）控制功能测试：检查系统的控制功能是否达到设计要求；

（5）报警显示打印功能测试；

1.2.3系统联合调试

（1）检查发系统主机与自控系统通讯是否正常，通讯来的机组状态信号是否正常；

（2）测试自控系统收到“远程启动就绪”信号后，发出启动命令，系统主机判断内部是否满足启动条件，如满足启动流程是否继续，如不满足启动流程是否停止；

（3）测试系统主机空载运行后，是否收到机组运行信号；

（4）现场手动合闸，并网运行后，自动系统可对发系统主机进行功率参数设定，设定后检查系统主机是否按照设定值运行；

（5）测试当系统主机发生故障时，是否有故障信息通讯到自动系统，当操作员发出机组停止信号后，系统主机停止，自控系统是否收到“机组停止信号”；

（6）当系统主机运行时，启动运行模式，测试相关阀门是否打开，相关循环泵是否按顺序启动；

（7）是否自动设定工艺冷水供水目标温度及冷却水供水目标温度，自控系统发送“机组启动”信号后，是否收到“机组已启动信号”；

（8）测试在相应工况下运行，循环泵按负荷要求的单启及同频率同启的功能；

（9）在相应工况下，自控机组在收到停机信号后，是否按顺序停止相关循环泵换热是否按顺序关闭管道阀门；

（10）测试旁通电动双通阀的PID控制，能否使工艺冷水温度达到设计要求。

2基于三联供耦合储能等多能复杂能源系统的策略分析

2.1非谷电时段的“冷源协同、智能耦合”运行策略：

2.1.1总原则：在“非谷电时段”基于“发电优先原则”，三联供系统优先供冷。

2.1.2由智慧运行策略的能源系统“非谷电时段”的“冷量负荷预测”，确认采用“释冷基载运行策略”还是“释冷补峰运行策略”。

2.1.3“释冷基载运行策略”

(1)“释冷基载运行工况”：三联供系统供冷量+“总蓄冷量/非谷电时长”+可以投入运行的供冷系统主设备（地源热泵机组和电制冷机组）的总供冷量≥全日需求峰值冷量的工况。

(2)由智慧运行策略根据“非谷电时段”的总冷量需求，确认是否全日以“释冷基载运行策略”。

(3)非谷电时段基于发电优先的原则运行，智慧运行策略根据“三联供系统”上传的“冷量实时产量”和“蓄能/释冷系统”根据未来冷量需求预测值，基于各供冷系统运行最优的原则，给各个供冷系统发出运行策略指令。

(4)各供冷系统根据智慧运行策略发出的运行策略指令，确认投入的供冷系统主机数量，并根据其工艺运行的要求，给各供冷系统水泵流量控制PID控制子程序发出流量指令，各个供冷系统主机，根据智慧运行策略通过供冷系统主机发出的供冷温度，由其主机自控系统实现其自动加减载。

2.1.4“释冷补峰运行策略”：

(1)“释冷补峰运行工况”：三联供系统供冷量+“总蓄冷量/非谷电时长”+可以投入运行的供冷系统主设备（地源热泵机组和电制冷机组）的总供冷量＜全日需求峰值冷量的工况。

(2)由智慧运行策略根据“非谷电时段”的总冷量需求，确认是否全日以“释冷补峰运行策略”。

(3)智慧运行策略基于“非谷电时段”逐时冷负荷预测数据，确定“释冷”运行的时长和单位时间供冷量，确定“全日释冷优先的策略”。

(4)非谷电时段基于发电优先和“全日释冷优先的策略”运行，智慧运行策略根据“三联供系统”上传的“冷量实时产量”，根据未来冷量需求预测值，基于各供冷系统运行最优的原则，给各个供冷系统发出运行策略指令。

(5)各各供冷系统根据智慧运行策略发出的运行策略指令，确认投入的供冷系统主机数量，并根据其工艺运行的要求，给各供冷系统水泵流量控制PID控制子程序发出流量指令，各个供冷系统主机，根据智慧运行策略通过供冷系统主机发出的供冷温度，由其主机自控系统实现其自动加减载。

2.2“谷电时段”的“冷能协调、智能耦合”运行策略

(1)鉴于谷电时段的“电能生产成本”以及“分布式发电系统”本身的“削峰填谷”节能原理，在谷电时段采用“三联供系统”停机运行的策略。

(2)智慧运行策略根据空调冷负荷预测系统提供的“谷电时段”基载冷负荷数据，基于地源热泵系统和电制冷系统的最优原则，确定留置的基载制冷主机和蓄冷主机。

(3)智慧运行策略给地源热泵系统和电制冷系统发出“基载运行”或“蓄冷运行”的运行指令，其各供冷系统根据其运行指令将相关系统主机置于供冷运行和蓄冷运行工况。

(4)智慧运行策略根据其空调负荷预测系统所预测的次日“非谷电时段”的总冷负荷量，确定当日蓄冷总量，并根据其蓄冷总量、可以投入蓄冷运行的供冷主机，发出蓄冷运行指令。

(5)地源热泵系统和电制冷系统根据智慧运行策略的蓄冷运行指令，确认蓄冷主机的运行策略，启停其主机的蓄冷工况运行，同时根据其主机蓄冷运行的工艺要求，给冷机蒸发器循环水泵PID自控子系统发出运行流量参数。各个供冷主机根据相应的供冷系统发出的蓄冷工艺策略制冷，由供冷系统主机自控系统实现对于工艺参数的自动控制。

(6)地源热泵系统和电制冷系统根据智慧运行策略的“基载运行调度指令”，确认基载运行主机的运行策略，启停其主机的供冷工况运行，同时根据其主机供冷运行的工艺要求，给冷机蒸发器循环水泵PID自控子系统发出运行流量参数。各个供冷主机根据相应的供冷系统发出的蓄冷工艺策略制冷，由供冷系统主机自控系统实现对于工艺参数的自动控制。

3结论

本文以某分布式能源站为例分析研究三联供耦合蓄能等多能复杂能源系统的调试方案及策略分析。调试方法和策略分析是分布式能源站最优运行的必要前提，只有严谨的调试方法和灵活全面的运行策略，考虑到各种符合工况下的运行模式，才能保证分布式能源站高效运行。

参考文献

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