СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ МУЛЬТИВАЛЕНТНОГО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

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 использование доступных в настоящее время энергоресурсов. В частности, должен предоставляться способ управления системой мультивалентного энергоснабжения, учитывающий специфические для генераторов критерии, которые могут получаться, например, вследствие применения разных энергоносителей. Путем учета специфических для энергогенераторов критериев может, к тому же, достигаться особенно равномерное распределение продолжительности использования энергогенераторов, благодаря чему могут обеспечиваться щадящая эксплуатация и большой срок службы энергогенераторов. Далее, при этом может достигаться особенно надежная эксплуатация системы энергоснабжения.

Кроме того, 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 режим 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 особенно сократить время для достижения определенного установленного заданного значения или, соответственно, для выполнения требования предоставления энергии.

В 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 мгновенная потребность в энергии 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 энергогенераторов. Далее, может устанавливаться последовательность групп, называемая каскадом, при этом каскад включает в себя одну или несколько групунктов

Каскад представляет собой, таким образом, уровень распределения энергогенераторов, который является для групп вышестоящим, и 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.

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.

Решить задачу удается, указав способ управления системой мультивалентного энергоснабжения, причем эта система мультивалентного энергоснабжения имеет 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 теплу и/или холоду и/или электрической энергии.

Каждый из энергогенераторов может принимать три возможных состояния переключения. Либо энергогенератор должен быть включен или энергогенератор должен быть выключен, либо энергогенератор разрешается включать или выключать. Если энергогенератор находится в первом из трех названных состояний переключения, его не разрешается выключать. Если энергогенератор находится во втором из трех названных состояний переключения, его не разрешается включать. Эти два состояния переключения могут предотвращать частое включение и выключение энергогенераторов. В третьем из трех названных состояний переключения устройство управления может решать, должен ли включаться или выключаться энергогенератор.

Для каждого из энергогенераторов устройство управления определяет, существует ли специфический для энергогенератора критерий, при этом результат регистрации включает в себя точно одно из трех возможных состояний переключения.

Помимо этого, могут существовать специфические для энергогенераторов критерии, которые, например, устанавливают минимальные и максимальные пределы заданных значений для эксплуатации энергогенератора.

Для каждого из множества энергогенераторов устройство управления определяет заданные значения в зависимости от указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии и специфического для энергогенератора критерия и выдает эти заданные значения регулировочным устройствам. То есть при определении заданных значений устройство управления учитывает, разрешается ли включать или выключать энергогенераторы. Так, устройство управления может быть, например, предназначено для того, чтобы проверять, может ли выполняться требование предоставления энергии энергогенераторами, которые в текущий момент должны быть включены. Если требуются другие энергогенераторы для выполнения этого требования, могут включаться только такие энергогенераторы, которые не должны быть выключены.

Решить задачу удается, кроме того, путем предоставления устройства управления для управления системой мультивалентного энергоснабжения, причем эта система мультивалентного энергоснабжения имеет 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 включает в себя устройство регистрации требований для регистрации по меньшей мере одного требования предоставления энергии по каждому по меньшей мере одному виду энергии теплу и/или холоду и/или электрической энергии. Устройство управления включает в себя, к тому же, устройство определения критериев, которое предназначено для того, чтобы для каждого энергогенератора определять наличие специфического для энергогенератора критерия, который устанавливает для энергогенератора точно одно из трех возможных состояний переключения.

Далее, устройство управления включает в себя устройство определения заданных значений для определения заданных значений для каждого энергогенератора для выполнения указанного по меньшей мере одного требования предоставления энергии в зависимости от специфического для энергогенератора критерия. Устройство управления включает в себя, кроме того, устройство выдачи заданных значений для выдачи заданных значений 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 различно организованные инфраструктуры и различные компоненты. Кроме того, должно предоставляться устройство управления, которое может оптимально управлять множеством разных систем мультивалентного энергоснабжения.

Предлагаемое изобретением устройство управления может быть предназначено для осуществления предлагаемого изобретением способа управления системой мультивалентного энергоснабжения. В частности, устройство управления может управлять множеством различных конфигураций системы, не подвергаясь новому программированию или конфигурированию для каждой новой или измененной конфигурации системы.

Управление системой мультивалентного энергоснабжения может в соответствии с изобретением быть упрощено, за счет того, что устанавливаются множество критериев в ступенчатой последовательности приоритетов. Критерий может представлять собой условие для включения или выключения энергогенератора. Критерий может также устанавливать максимальные или минимальные значения заданных значений энергогенераторов или влиять на них.

Устройство управления для управления системой мультивалентного энергоснабжения может аналитически обрабатывать последовательность критериев приоритета различного уровня. Высший приоритет имеют при этом критерии, специфические для энергогенераторов. Критерием, специфическим для энергогенераторов, может быть то, что энергогенератору задано минимальное время работы. Минимальным временем работы может задаваться то, что выключение энергогенератора не разрешается. Энергогенератору может быть также задано минимальное время работы, которое не допускает разрешения включения энергогенератора.

Помимо этого, специфический для энергогенератора критерий может также устанавливать минимальные или максимальные пределы заданных значений. Например, специфический для энергогенератора критерий может устанавливать максимальный объемный поток (или массовый поток или электрический ток) через энергогенератор и/или максимальную мощность.

Так как специфические для энергогенератора критерии должны иметь высший приоритет, устройству управления не разрешено иметь возможность изменять эти критерии. Устройство управления должно принимать от энергогенераторов критерии без изменений.

На втором по высоте месте в последовательности критериев могут устанавливаться критерии, специфические для системы. Эти критерии независимы от видов энергии тепла, холода и электрического тока и могут, например, устанавливать состояние минимального заряда буферного аккумулятора. Тем самым в случае тепла, например, может обеспечиваться защита буфера от замерзания. Также может задаваться состояние максимального заряда буферного аккумулятора. Чтобы в системе отопления обеспечить защиту системы от замерзания, может также устанавливаться минимальная температура подводящей линии системы. Соответственно могут также задаваться минимальные и максимальные значения системы по электрической энергии и/или холоду. Путем задания специфических для системы критериев может также реализовываться аварийная эксплуатация системы энергоснабжения.

На третьем месте в последовательности приоритетов могут устанавливаться критерии, специфические для видов энергии. Они могут быть, в зависимости от вида энергии, также специфическими для генераторов. Например, в зависимости от наружной температуры определенные энергогенераторы одного вида энергии блокируются, если это допустимо в соответствии со специфическими для энергогенераторов критериями. Критерии, специфические для видов энергии, могут быть, например, зависимы от времени года. Так может достигаться, чтобы зимой при холоде всегда предоставлялось достаточно тепла. Далее, может достигаться, чтобы летом при высоких наружных температурах всегда предоставлялось достаточно холода и/или электрической энергии. Кроме того, может устанавливаться обязательное предоставление установленного минимального количества электрической энергии в любое время.

На четвертом месте могут устанавливаться критерии, которые аналитически обрабатываются для каждого каскада. При этом сначала могут также устанавливаться критерии, специфические для групунктов Они могут задавать, должна ли включаться или выключаться целая группа и/или разрешается ли ее включать или выключать. В пределах группы могут, к тому же, устанавливаться критерии, специфические для места. Критерии, специфические для места, могут быть, например, заданы на основании интегралов включения и/или интегралов выключения. Тем самым может предотвращаться выключение энергогенераторов, например, при выполнении компенсации времени работы в пределах группы, сразу после обмена местами, для предотвращения падения регулируемой величины ниже заданного заданного значения. Энергогенератор, который при компенсации времени работы движется на заднее место в последовательности в пределах группы, может еще оставаться подключенным до тех пор, пока фактическое значение соответствующей регулируемой величины через определенное время не поднимется выше порогового значения.

В смысле изобретения энергогенератор «включен», когда предоставляемая знергогенератором мощность превышает некоторое 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 некоторого 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.

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 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 эти специфические свойства друг с другом синергетическим образом. Выражаясь другими словами, предлагаемый изобретением способ позволяет оптимально комбинировать друг с другом соответствующие преимущества разных энергоносителей, в частности с точки зрения их доступности и/или энергосодержания. Это удается благодаря координированному управлению энергогенераторами, так что из мультивалентности системы энергоснабжения, то есть использования различных энергоносителей, может получаться преимущество по сравнению с системами моновалентного энергоснабжения, использующими только один энергоноситель.

В частности, система мультивалентного энергоснабжения может применять комбинацию из регенеративных и ископаемых энергоносителей, так что может достигаться особенно надежная эксплуатация системы энергоснабжения, так как колеблющаяся во времени доступность одного из используемых энергоносителей может компенсироваться применением по меньшей мере одного другого энергоносителя. При этом предлагаемый изобретением способ допускает возможность реагирования управления системы энергоснабжения на условия, изменяющиеся во времени.

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. Далее, 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 оптимальное состояние эксплуатации.

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 улучшаться надежность энергоснабжения, так как может уменьшаться зависимость от доступности энергоносителя (такого как, например, солнце и/или ветер).

Система мультивалентного энергоснабжения в соответствии с изобретением 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, два или больше из следующего списка, не являющегося окончательным перечнем: котел масляного отопления, котел газового отопления, 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.

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 обладает возможностью хорошего регулирования и поэтому может 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.

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 блочной 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 предоставляемее 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 дровяного котла и у буферного аккумулятора. То есть газовый котел отопления используется в качестве котла пиковых нагрузок. Чаще всего дровяные 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.

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 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. Требования предоставления энергии по каждому виду энергии могут регистрироваться устройством управления независимо друг от друга и подвергаться дальнейшей переработке в соответствующие уставки заданных значений энергогенераторам.

Далее, по одному виду энергии (например, теплу или холоду или электрической энергии) может также иметься больше одного требования предоставления энергии. Для этого один вид энергии может подразделяться, например, в зависимости от привязки данных энергогенераторов и/или имеющихся в циркуляционных контурах потребителя видов потребителей, на несколько подвидов энергии. Тем самым может, например, достигаться возможность предоставления данного вида энергии тепла (или холода или электрической энергии) разным циркуляционным контурам потребителя, имеющим различные требования предоставления энергии. 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. Устройство управления может также устанавливать или регистрировать последовательность приоритетов для видов 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 блочной 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: электрической энергией и холодом.

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 отводящой 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 находит 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 энергогенератор, устройство управления может также давать допуски, позволяющие, но не принуждающие включать или выключать 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 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 определенный интерфейс для приема заданных значений от устройства управления. Предоставляются в распоряжение для установочных величин для достижения его целей регулирования. Установочные величины могут включать в себя: (электрическую) 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 или 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.

Устройство управления может быть предназначено для того, чтобы регистрировать режим эксплуатации из предопределенного количества режимов эксплуатации, благодаря чему могут устанавливаться критерии, специфические для системы, такие как, например, минимальные значения и/или максимальные значения.

Режимы эксплуатации могут быть, например, зависимы от времени года или зависимы от погоды. Так, устройство управления системы энергоснабжения может быть предназначено для того, чтобы определять наружную температуру и при морозе предотвращать замерзание водопроводов, при этом в качестве заданного значения (например, температуры подводящей линии) задается соответственно рассчитанная минимальная температура. Аналогичным образом при очень высоких наружных температурах может настраиваться режим эксплуатации системы энергоснабжения, при котором, например, эксплуатируются только такие энергогенераторы, которые предоставляют электрическую энергию и/или холод.

Далее, могут определяться режимы эксплуатации для аварийных ситуаций, так чтобы при наличии аварии (например, разрыв водопроводной трубы, электрическое короткое замыкание или прочее) настраивался аварийный режим системы энергоснабжения. При аварийном режиме системы энергоснабжения устройство управления может быть, например, предназначено для того, чтобы давать допуск всем регулировочным устройствам таким образом, чтобы все энергогенераторы могли эксплуатироваться по существу автономно, то есть независимо друг от друга, и при необходимости управлялись только лишь регулировочными устройствами.

В устройстве управления для множества предварительно установленных режимов эксплуатации могут быть заложены множество пороговых значений, рабочих диапазонов, минимальных значений и/или максимальных значений эксплуатационных параметров системы, например, температуры буфера и/или температуры подводящей линии. Когда устройство управления регистрирует, что должен быть настроен один из установленных режимов эксплуатации, то осуществляется определение заданных значений для энергогенераторов в зависимости от заложенных пороговых значений, рабочих диапазонов, минимальных значений и/или максимальных значений.

Последовательность включения и/или выключения энергогенераторов может быть разделена на несколько каскадов, при этом каждый каскад может включать в себя одну группу или несколько групп энергогенераторов. Каждый каскад может включать в себя критерии, специфические для групунктов В каждой группе могут быть установлены критерии, специфические для места, которые, в зависимости от места в пределах группы, могут устанавливать определенные уставки переключения, допуски и/или пределы заданных значений.

Каскад представляет собой вышестоящий для этих групп уровень распределения энергогенераторов и устанавливает в каждом случае поочередную последовательность содержащихся в нем энергогенераторов или, соответственно, групп энергогенераторов. 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.

В каждой группе устанавливается очередность энергогенераторов, причем очередность может быть варьируемой в зависимости от регулируемых величин энергогенераторов. Так, например, между несколькими энергогенераторами одной группы может реализовываться компенсация времени работы. Последовательность включения и/или выключения энергогенераторов в пределах одного каскада может определяться в зависимости от последовательности групп и очередностей в пределах групунктов

В пределах каждого каскада может автономно приниматься решение, 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.

Каскады могут выполняться устройством управления параллельно. Благодаря этому может заметно улучшаться качество регулирования по сравнению со способами, при которых устанавливается только линейная очередность энергогенераторов. Кроме того, при параллельном выполнении каскадов может предотвращаться зависание последовательности переключения на одном энергогенераторе, у которого процессу переключения препятствует критерий более высокого приоритета.

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 предоставляемой этим энергогенератором мощности 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 высокий коэффициент полезного действия 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 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, касающиеся отдачи мощности 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 установочная величина. Эти специфические свойства могут, в частности, касаться динамических свойств энергогенератора. Например, они могут описывать, сколько времени требуется энергогенератору, чтобы разогнаться до полной нагрузки (максимальная отдача мощности), или, соответственно, сколько времени нужно, чтобы выключить энергогенератор (отсутствие отдачи мощности).

Специфическое свойство энергогенератора может, кроме того, зависеть от гидравлической привязки энергогенератора в системе энергоснабжения. Так может достигаться, чтобы энергогенераторы активировались 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.

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 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 энергогенератор - электрическую энергию.

Критерии, специфические для генераторов, могут зависеть от вида применяемого энергоносителя. Так, например, динамические ограничения энергогенератора могут зависеть от применяемого топлива. Как пояснялось выше, например, дровяному котлу нужно существенно больше времени для разгона, чем газовому котлу. Другие критерии, специфические для генераторов, могут быть связаны с доступностью или стоимостью энергоносителя.

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.

Способ может, к тому же, включать в себя этап, в котором определяется, имеется ли для одного энергогенератора больше одного требования предоставления энергии. В случае если для одного энергогенератора имеется больше одного требования предоставления энергии, устройство управления может определять, какое из специфических требований предоставления энергии должно обрабатываться приоритетным образом. Тогда заданные значения для энергогенератора определяются в зависимости от этого приоритетного требования предоставления энергии.

Предпочтительно устройство управления включает в себя устройство для регистрации ограничений. Ограничения могут касаться минимальных и/или максимальных значений предоставляемой энергогенератором мощности и/или указывать, должен ли быть включен или выключен данный энергогенератор.

Устройство управления может также включать в себя блок координирования, который предназначен для того, чтобы выдавать требования переключения и/или уставки заданных значений по трем видам энергии в соответствии с приоритизацией видов энергии устройству выдачи заданных значений.

Как уже описано выше, одному из требований предоставления энергии по определенному виду энергии может отдаваться приоритет. Преимущество этого способа может заключаться в том, что можно избегать конфликтов между противоречивыми требованиями предоставления энергии. Таким образом может гарантироваться надежная эксплуатация системы энергоснабжения.

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: изображение логики управления системы мультивалентного энергоснабжения, имеющей пять энергогенераторов для трех видов энергии, по второму примеру осуществления;

фиг.3: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по третьему примеру осуществления, с двумя блочными ТЭЦ и двумя газовыми котлами;

фиг.4: распределение энергогенераторов третьего примера осуществления на виды энергии, каскады и группы;

фиг.5: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по четвертому примеру осуществления, с двумя дровяными котлами и одним газовым котлом;

фиг.6: распределение энергогенераторов четвертого примера осуществления на каскады и группы;

фиг.7: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по пятому примеру осуществления, с тепловым насосом и газовым котлом;

фиг.8: распределение энергогенераторов пятого примера осуществления на каскады и группы;

фиг.9: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по шестому примеру осуществления, с двумя масляными котлами и двумя газовыми котлами;

фиг.10: распределение энергогенераторов шестого примера осуществления на каскады и группы;

фиг.11: гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по седьмому примеру осуществления, с двумя газовыми котлами, двумя блочными ТЭЦ и двумя дровяными котла;

фиг.12: распределение энергогенераторов седьмого примера осуществления на каскады и группы.

Фиг.13: блок-схема, наглядно поясняющая, как оцениваются приоритеты в системе мультивалентного энергоснабжения по восьмому примеру осуществления.

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, имеющей три энергогенератора E1-E3. Эти три энергогенератора E1-E3 регулируются каждый одним регулировочным устройством R1-R3.

Каждый энергогенератор E1-E3 может принимать три возможных состояния переключения. Либо энергогенератор E1-E3 должен быть включен, энергогенератор E1-E3 должен быть выключен, либо энергогенератор разрешается включать или выключать.

Устройство S управления включает в себя также устройство 10 регистрации требований, которое предназначено для того, чтобы регистрировать требование EA предоставления энергии по каждому по меньшей мере одному виду энергии теплу и/или холоду и/или электрической энергии. Требование EA предоставления энергии может приходить либо извне, например, от множества потребителей (не изображено), и по надлежащей линии передачи данных передаваться устройству 10 регистрации требований устройства S управления, или же создаваться внутри устройством создания требований (не изображено) в самом устройстве S управления.

Устройство S управления имеет также устройство 11 определения заданных значений, которое предназначено для того, чтобы определять заданные значения SW для множества энергогенераторов E1-E3 системы мультивалентного энергоснабжения. Это устройство 11 определения заданных значений передает созданные заданные значения SW устройству 12 выдачи заданных значений, которое выдает заданные значения SW по надлежащим линиям передачи данных регулировочным устройствам R1-R3 энергогенераторов E1-E3.

Кроме того, устройство S управления имеет также устройство 14 определения критериев, которое предназначено для того, чтобы для каждого энергогенератора E1-E3 определять наличие специфического для энергогенератора критерия EEK, который устанавливает для энергогенераторов E1-E3 точно одно из трех возможных состояний переключения. Устройство 14 определения критериев выдает определенные специфические для энергогенераторов критерии EEK устройству 11 определения заданных значений, так что в зависимости от специфических для энергогенераторов критериев EEK могут определяться заданные значения SW.

Устройство S управления имеет также (опциональное) устройство 13 для регистрации ограничений. Регистрируемые ограничения могут касаться, например, минимальных и/или максимальных значений предоставляемой энергогенератором E1-E3 мощности. Ограничения могут регистрироваться непосредственно энергогенераторами E1-E3 или, соответственно, их регулировочными устройствами R1-R3. Для этого может служить надлежащая связь между энергогенераторами E1-E3 или, соответственно, их регулировочными устройствами R1-R3 и устройством 13 для регистрации ограничений. Альтернативно ограничения могут создаваться устройством S управления, задаваться пользователем или выдаваться устройству S управления внешним устройством.

Устройство S управления может быть выполнено, например, в виде микропроцессора с ЧПУ. Устройство 10 регистрации требований, устройство 11 определения заданных значений, устройство 12 выдачи заданных значений, устройство 13 для регистрации ограничений и устройство 14 определения критериев могут быть выполнены каждое в виде отдельных электронных компонентов устройства S управления. Альтернативно ЧПУ устройства S управления может быть предназначено для того, чтобы брать на себя одну, несколько или все задачи устройства 11 определения заданных значений, устройства 12 выдачи заданных значений, устройства 13 для регистрации ограничений и устройства 14 определения критериев.

Второй пример осуществления

На фиг.2 показан второй пример осуществления системы мультивалентного энергоснабжения, имеющей пять энергогенераторов E1-E5. Устройство S управления включает в себя три блока S1-S3 управления и блок K координирования. Блоки S1-S3 управления регистрируют требование EA предоставления энергии по одному виду энергии каждый.

Например, первый блок S1 управления может регистрировать требование EA предоставления энергии в виде требования тепла, второй блок S2 управления требование EA предоставления энергии в виде требования холода, и третий блок S3 управления требование EA предоставления энергии в виде требования электрической энергии. Так как в системе энергоснабжения могут быть энергогенераторы, которые предоставляют больше одного вида энергии, как, например, блочная теплоэлектроцентраль, которая предоставляет электрическую энергию и тепло, может быть, чтобы устройство S управления регистрировало требования EA предоставления энергии по разным видам энергии, касающиеся одного и того же энергогенератора.

Блок K координирования предназначен для того, чтобы проверять регистрируемые тремя блоками S1, S2, S3 управления требования EA предоставления энергии и проверять найденные из них заданные значения на конфликты и соответственно координировать использование энергогенераторов. Для этого отдельным видам энергии могут присваиваться различные приоритеты. Для блочной ТЭЦ было бы, например, целесообразно, обрабатывать требование электрической энергии приоритетным образом, чтобы она не выключалась при отсутствии требования тепла.

Блок K координирования предназначен для того, чтобы регулировать взаимодействие между разными видами F1, F2, F3 энергии. Энергогенераторы, предоставляющие несколько видов энергии и получающие требование включения касательно первого вида F1 энергии, не должны иметь возможность отключения вследствие требований EA предоставления энергии по второму виду F2 энергии или третьему виду F3 энергии. Для этого блок K координирования присваивает видам энергии приоритеты. Тот вид энергии, который первым требует включения энергогенератора, получает высший приоритет. Этот вид энергии сохраняет высший приоритет, пока существует его требование. В случае если в этапе расчета несколько видов энергии передают требование включения одному энергогенератору, приоритет определяется в соответствии с предопределенной последовательностью приоритетов.

Блок K координирования может, к тому же, учитывать необходимость осуществления как можно меньшего количества процессов переключения. В частности, блок K координирования учитывает при этом также специфические для генераторов уставки, так как есть энергогенераторы, которые не разрешено включать определенное время после включения или выключения. Другие энергогенераторы могут включаться и выключаться практически неограниченно.

Если блок K координирования получает требование включения или, соответственно, выключения энергогенератора, блок K координирования может выполнять оценку потребности в энергии разных видов энергии. Кроме того, блок координирования может выполнять оценку будущей потребности в энергии. Соответственно блок K координирования может определять, можно ли избежать включения или выключения энергогенераторов.

Третий пример осуществления

На фиг.3 показано схематичное изображение третьего примера осуществления системы мультивалентного энергоснабжения для предоставления тепла и электрической энергии. На фиг.3 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 отводящой линии R среда-носитель течет от циркуляционного контура потребителя назад к системе энергоснабжения. Отводящая 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 отводящой 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 отводящой линией R. По отводящой 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, R2, R3, R4 для регулирования регулируемых величин энергогенераторов. Устройство S управления соединено с регулировочными устройствами R1, R2, R3, R4 и может периодически запрашивать настроенные регулируемые величины и выдавать заданные значения SW регулировочным устройствам R1, R2, R3, R4. При этом логика управления, может быть выполнена, 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 фиг.3) к циркуляционному контуру потребителя. Второй газовый котел G2 в соответствии с этим режимом эксплуатации должен 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.4 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 блочными ТЭЦ B1, B2 должна осуществляться компенсация времени работы. Для этого обеи блочные ТЭЦ B1, B2 соотносятся с одной группой GR1. В пределах группы блочные ТЭЦ B1, B2 могут меняться своими местами. Критерием того, на каком месте должна стоять блочная ТЭЦ в группе, может быть разница времени работы между этими блочными ТЭЦ B1, B2. Но разница времени работы является специфическим для энергогенератора критерием. Специфический для энергогенератора критерий 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 разрешается осуществление компенсации времени работы. Устройство управления регистрирует время работы этих блочных ТЭЦ и в зависимости от зарегистрированного времени работы устанавливает последовательность блочных ТЭЦ.

Специфические критерии места всегда сохраняют свое место и при обмене местами энергогенераторов не перемещаются вместе с ними. Специфический критерий места может, например, представлять собой уставки, как энергогенератор должен включаться или, соответственно, выключаться во времени, например, интеграл включения и/или интеграл выключения. Другим примером критерия места является выключение энергогенератора в зависимости от температуры буфера.

При применении критериев места для включения или, соответственно, выключения энергогенераторов поведение системы энергоснабжения может устанавливаться независимо от находящегося в каждом случае на этом месте энергогенератора. Так, например, могут устанавливаться пороговые значения, при превышении или недостижении которых в каждом случае осуществляется определенное, заранее установленное поведение переключения. Так, например, для каждого места в последовательности энергогенераторов может устанавливаться, должен ли при превышении или недостижении порогового значения выключаться или включаться энергогенератор на данном месте. Таким образом можно заранее в определенных пределах устанавливать поведение системы энергоснабжения, имеющей при определенных обстоятельствах еще неизвестную конфигурацию, независимо от энергогенераторов, фактически применяемых позднее.

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, два газовых котла соотносятся с двумя отдельными группами GR2, GR3. Коэффициент использования газовых котлов является примером специфического свойства энергогенераторов.

Три группы GR1, GR2, 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 ко второму 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 по требуемой электрической энергии или, соответственно, мощности (например, в виде требования тока или требования 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 блочные ТЭЦ B1, B2 соотносят со вторым видом F2 энергии, с электрической энергией. Требования предоставления энергии по электрической энергии и/или требование переключения энергогенераторов, которые предоставляют электрическую энергию, учитываются устройством S управления. Блочные 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 блочной ТЭЦ B2 на втором месте в группе GR1 осуществляется аналогичным образом управлению первой блочной ТЭЦ B1. Когда, несмотря на включенную блочную ТЭЦ B1, регистрируется недостижение требуемой температуры подводящей линии системы, устройство S управления подключает вторую блочную 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 блочную 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 блочной ТЭЦ, устройство S управления сначала проверило бы, требует ли вид энергии электрическая энергия дальнейшей эксплуатации 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 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.5 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 отводящой 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 четвертому 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 особенно чистое, то есть при малом количестве вредных веществ сгорание, 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 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 протекало 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.6 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 дровяные 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 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.7 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 отводящой 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 отводящой линии. То есть здесь мог бы иметься специфический для энергогенератора критерий, который в качестве состояния переключения требует обязательно оставить тепловой насос выключенным. 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 для энергогенератора критерий EEK в зависимости от параметра системы (требование температуры в отводящой 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.8. 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 отводящой линии и задают определенное время ожидания между процессами переключения.

Иначе, чем показано на фиг.8, тепловой насос W1 и газовый котел G1 могли бы также размещаться вместе в одном 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 отводящой линией R. Для передачи тепла в циркуляционный контур потребителя предусмотрен передатчик тепла. Гидравлическая схема системы энергоснабжения по шестому примеру осуществления изображена на фиг.9.

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, газовые котлы G1, G2 и масляные котлы O1, O2, как изображено на фиг.10, соотносят 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

На фиг.11 показана гидравлическая схема системы мультивалентного энергоснабжения по 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 хранилища для 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. Два однотипных дровяных котла H1, H2 соотносят с одной общей группой GR1. Как уже описано выше, в одной группе может происходить компенсация времени работы между дровяными котлами H1, H2. Соответствующим образом две блочные ТЭЦ B1, B2 соотносятся с группой GR2, и они тоже эксплуатируются с компенсацией времени работы. Устанавливается принадлежность двух газовых котлов G1 и G2 к одной группе 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 должна по возможности непрерывно предоставляться электрическая энергия. Для этого, как изображено на фиг.12, устанавливается принадлежность групп GR1 и GR2 к первому каскаду 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.

В другом режиме эксплуатации системы мультивалентного энергоснабжения устройству S управления может задаваться необходимость запасать в буферном аккумуляторе P как можно большее количество энергии. При этом для регулирования температуры буфера выбирается сенсор T4 температуры буфера в нижней области буферного аккумулятора P. Заданная температура буфера настраивается, например, на 70°C. Тогда устройство S управления обеспечивает, чтобы буферный аккумулятор P заряжался полностью с температурой 70°C, при этом энергогенераторы G1, G2, B1, B2, H1, H2 эксплуатируются для предоставления потребного количества тепла.

Если буферный аккумулятор P в другом режиме эксплуатации должен запасаться теплом только приблизительно наполовину, для регулирования температуры буфера выбирается сенсор T3 температуры буфера в средней области буферного аккумулятора P.

В режиме эксплуатации, при котором запасание в буфер нежелательно, для регулирования температуры буфера выбирается сенсор T2 температуры буфера в верхней области буферного аккумулятора P. Уставка заданной температуры буфера не требуется, так как заданная температура подводящей линии энергогенератора может рассчитываться по заданной температуре подводящей линии системы. Генерируется только такое количество энергии, которое забирается потребителями, в этом случае буферный аккумулятор P не заряжается. Температура подводящей линии системы может, например, измеряться сенсором T1 температуры на подводящей линии V.

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 состоянием переключения дровяного котла H1, H2 является, что дровяной котел H1, H2 должен быть включен. Тогда регулировочное устройство дровяного котла сообщает устройству S управления, что для дровяного котла H1 или H2 имеется ограничение в виде специфического для энергогенератора критерия EEK, 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 в виде специфического для энергогенератора критерия EEK и в качестве результата регистрации определять, 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 блочных ТЭЦ B1, B2.

Фиг.12 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.

Восьмой пример осуществления

Восьмой пример осуществления изображен на фиг.13. Блок-схема иллюстрирует, в какой последовательности критерии различной высоты приоритета аналитически обрабатываются устройством S управления системы мультивалентного энергоснабжения. Большая стрелка показывает направление от высшего к низшему приоритету. Система мультивалентного энергоснабжения может иметь любое количество энергогенераторов.

Каждый из энергогенераторов может принимать три разных состояния переключения: либо энергогенератор должен быть включен, энергогенератор должен быть выключен, энергогенератор разрешается включать или выключать. Какое состояние переключения принимает энергогенератор, устанавливается специфическими для энергогенераторов критериями EEK.

В этм примере осуществления специфические для энергогенератора критерии EEK имеют высший приоритет. Для каждого из множества энергогенераторов устройство S управления регистрирует, существует ли специфический для энергогенератора критерий EEK. Результатом регистрации является одно из трех возможных вышеназванных состояний переключения. Какому-либо энергогенератору может быть, например, задано минимальное время работы. Минимальное время работы может препятствовать возможности выключения энергогенератора до истечения минимального времени работы. Минимальное время работы начинает идти после включения энергогенератора. Этому энергогенератору может быть также задано минимальное время простоя, которое может препятствовать возможности включения энергогенератора до истечения минимального времени простоя. Минимальное время простоя начинает идти после выключения энергогенератора. Соответственно для энергогенератора могут устанавливаться другие специфические для энергогенератора критерии EEK, которые могут препятствовать включению или выключению.

Помимо этого, специфический для энергогенератора критерий EEK может также устанавливать минимальные или максимальные пределы заданных значений. Например, специфический для энергогенератора критерий EEK может устанавливать максимальный объемный поток среды-носителя через энергогенератор и/или максимальную мощность. Тем самым, например, может предотвращаться эксплуатация энергогенератора со слишком высокой мощностью, например, для предотвращения высокого износа энергогенератора и/или для наиболее эффективной возможной эксплуатации энергогенератора.

Так как специфические для энергогенераторов критерии EEK должны иметь высший приоритет, устройство S управления не может изменять эти критерии. Устройство S управления должно принимать эти критерии неизменными. Эта иерархия может служить для защиты энергогенераторов.

На втором по высоте месте в последовательности критериев следуют специфические для системы критерии AK. Эти критерии могут устанавливаться глобально для всей системы энергоснабжения и быть независимы от видов энергии. Например, может устанавливаться минимальная температура буфера, недостижение которой не разрешается. Тем самым может обеспечиваться защита буфера от замерзания.

Другим примером специфического для системы критерия AK является температура буфера. Путем задания максимальной температуры буфера может, например, оптимизироваться общий расход энергии системы энергоснабжения.

Для обеспечения защиты системы от замерзания может также устанавливаться минимальная температура подводящей линии системы. Температура подводящей линии системы может определяться для одной определенной или же нескольких определенных точек измерения в подводящей линии системы энергоснабжения. Минимальная температура подводящей линии системы может также определяться в зависимости от наружной температуры, так как только при недостижении определенной наружной температуры может быть необходима защита системы от замерзания. Далее, защита системы от замерзания может быть активирована только в определенные времена года.

Кроме того, может также устанавливаться максимальная температура подводящей линии системы. Соответственно могут также задаваться минимальные и максимальные значения системы по электрической энергии и/или холоду. Путем задания специфических для системы критериев может также реализовываться аварийная эксплуатация системы энергоснабжения. При аварийной эксплуатации энергогенераторы могут продолжать эксплуатироваться независимо друг от друга, будучи управляемы только регулировочными устройствами.

При аварийном выключении, например, при установленном разрыве трубы и/или при срабатывании аварийного включателя, наряду с требованиями выключения всем энергогенераторам, в системе энергоснабжения могут также выдаваться уставки клапанам и/или насосам, так чтобы определенные клапаны закрывались и/или определенные насосы выключались.

По каждому виду F1-F3 энергии могут параллельно устанавливаться критерии, которые учитываются независимо друг от друга. В пределах каждого вида F1-F3 энергии могут, в свою очередь, устанавливаться критерии в иерархической последовательности. На первом месте последовательности приоритетов в пределах вида F1-F3 энергии могут устанавливаться специфические для вида энергии критерии EFK генераторов.

Эти специфические для вида энергии критерии EFK генераторов могут, например, настраиваться в зависимости от времени года. Например, летом может полностью выключаться вид энергии тепло, или, соответственно, настраиваться только лишь для предоставления горячей воды определенным потребителям. Соответственно зимой может учитываться повышенный расход тепла. Аналогичным образом могут устанавливаться зависимые от времени года уставки вида энергии холод. Далее, в зависимости от наружной температуры определенные энергогенераторы вида энергии могут блокироваться, если это допустимо в соответствии со специфическими для энергогенераторов критериями EEK.

Энергогенераторы одного вида F1-F3 энергии могут быть распределены на каскады, управляемые параллельно и независимо друг от друга. Соответственно могут устанавливаться критерии, которые аналитически обрабатываются для каждого каскада. Такие критерии каскадов могут, например, задавать интегралы включения и/или интегралы выключения. Тем самым может предотвращаться выключение энергогенератора, например, при выполнении компенсации времени работы с другим энергогенератором, сразу после перемены местами последовательности переключения, для предотвращения падения регулируемой величины ниже заданного заданного значения. Энергогенератор, который при компенсации времени работы движется на заднее место в данной последовательности переключения, может еще оставаться подключенным до тех пор, пока фактическое значение соответствующей регулируемой величины через определенное время не поднимется выше порогового значения.

В пределах одного вида F1-F3 энергии координатор KK каскадов может служить для объединения требований по отдельным каскадам. При этом могут координироваться критерии в пределах одного вида энергии, так чтобы энергогенераторам в пределах одного вида F1-F3 энергии не выдавались противоречивые требования переключения или уставки заданных значений.

В следующую очередь блок K координирования координирует соответствующие критерии или, соответственно, требования переключения и уставки заданных значений по трем видам F1-F3 энергии. При этом блок K координирования может решать конфликты между требованиями переключения и уставками заданных значений по трем видам F1-F3 энергии в соответствии с выбранными приоритетами этих видов F1-F3 энергии.

Соответственно описанной в этом примере осуществления последовательности приоритетов устройство S управления может определять, какие энергогенераторы доступны для выполнения требования EA предоставления энергии. Далее, могут учитываться ограничения по отдельным энергогенераторам или, соответственно, видам F1-F3 энергии, имеющим разной высоты приоритет. Путем задания критериев может определяться множество режимов эксплуатации системы мультивалентного энергоснабжения в зависимости от множества эксплуатационных параметров. Таким образом, предлагаемый изобретением способ может обеспечивать возможность особенно надежной и эффективной эксплуатации системы мультивалентного энергоснабжения.

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

10 Устройство регистрации требований

11 Устройство определения заданных значений

12 Устройство выдачи заданных значений

13 Устройство для регистрации ограничений

14 Устройство определения критериев

V Подводящая линия

R Отводящая линия

S Устройство управления

S1 Первый блок управления

S2 Второй блок управления

S3 Третий блок управления

K Блок координирования

P Буферный аккумулятор

R1 Первое регулировочное устройство

R2 Второе регулировочное устройство

R3 Третье регулировочное устройство

R4 Четвертое регулировочное устройство

R5 Пятое регулировочное устройство

E1 Первый энергогенератор

E2 Второй энергогенератор

E3 Третий энергогенератор

E4 Четвертый энергогенератор

E5 Пятый 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

W1 Тепловой насос

GR1 Первая группа

GR2 Вторая группа

GR3 Третья группа

F1 Первый вид энергии (тепло)

F2 Второй вид энергии (электрическая энергия)

F3 Третий вид энергии (холод)

EEK Критерии, специфические для энергогенераторов

AK Критерии, специфические для системы

EFK Критерии, специфические для видов энергии

KK Координатор каскадов