熱電聯(lián)產(chǎn)供熱熱源調(diào)峰技術(shù)分析

熱電聯(lián)產(chǎn)供熱熱源調(diào)峰技術(shù)分析

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TianjinUniversity2主要內(nèi)容四、多熱源管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)三、調(diào)峰熱源連接方式二、調(diào)峰熱源的選擇一、研究背景五、國內(nèi)研究現(xiàn)狀

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TianjinUniversity3研究背景1、我國城市供熱已形成了以熱電聯(lián)產(chǎn)為主,區(qū)域鍋爐房為輔,其他熱源方式為補(bǔ)充的供熱局面。熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱系統(tǒng)是一個(gè)由熱電廠和調(diào)峰熱源共同組成的多熱源聯(lián)合供熱系統(tǒng)。2、為使熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)有效地運(yùn)行，需要解決以下三方面問題：1）調(diào)峰熱源的選擇2）調(diào)峰熱源的連接方式3）多熱源管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)針對這三方面的問題，目前主要存在的技術(shù)現(xiàn)狀分析如下：

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TianjinUniversity4調(diào)峰熱源形式：在實(shí)際的調(diào)峰過程中，我們一般采用燃煤和燃?xì)忮仩t房作為調(diào)峰熱源。兩種形式有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，合理選擇其負(fù)荷配置形式及位置直接影響供熱系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用。名稱燃煤鍋爐房燃?xì)忮仩t房優(yōu)點(diǎn)運(yùn)行費(fèi)用低調(diào)節(jié)方便，占地面積小，無污染缺點(diǎn)環(huán)境污染，調(diào)節(jié)復(fù)雜，對負(fù)荷變化反應(yīng)慢運(yùn)行費(fèi)用高，天燃?xì)獾赜蚍植疾痪鶎τ谡{(diào)峰熱源的負(fù)荷配置，經(jīng)濟(jì)的方案是熱電廠供熱擔(dān)負(fù)基本熱負(fù)荷ΣQj，由調(diào)峰熱源承擔(dān)尖峰熱負(fù)荷ΣQf。熱化系數(shù)熱化系數(shù)與供熱規(guī)模、供熱系統(tǒng)的供回水溫度等參數(shù)密切相關(guān)，通常在0.5～0.8之間。調(diào)峰熱源的選擇供熱系統(tǒng)全年供熱負(fù)荷延續(xù)圖

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TianjinUniversity5調(diào)峰熱源連接方式調(diào)峰熱源可設(shè)置在熱電廠內(nèi)，也可在熱電廠外建立鍋爐房。調(diào)峰熱源的連接運(yùn)行方式應(yīng)依據(jù)調(diào)峰熱源位置、主熱源的熱媒參數(shù)以及系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式等因素確定。常見的連接運(yùn)行方式有串聯(lián)運(yùn)行、并聯(lián)運(yùn)行和切斷運(yùn)行。國內(nèi)目前常用的有兩種連接方式：并聯(lián)運(yùn)行和切斷運(yùn)行。當(dāng)調(diào)峰熱源設(shè)在熱電廠外距主熱源較近處時(shí)可采用串聯(lián)連接，當(dāng)調(diào)峰熱源設(shè)在熱電廠外且距主熱源較遠(yuǎn)或幾個(gè)調(diào)峰熱源地位置比較分散時(shí)，則可采用切斷運(yùn)行的連接方式。一級網(wǎng)調(diào)峰的三種調(diào)峰方式運(yùn)行示意圖

TianjinUniversity6多熱源聯(lián)合供熱系統(tǒng)對供熱量的調(diào)節(jié)和熱網(wǎng)水力工況的調(diào)節(jié)比單熱源系統(tǒng)復(fù)雜，必須根據(jù)各地區(qū)的特點(diǎn)、供熱系統(tǒng)的方式（直接與間接供暖、間接供暖）、各熱源運(yùn)行時(shí)間長短及系統(tǒng)設(shè)備配置等具體情況，選擇最經(jīng)濟(jì)可行的方案投入運(yùn)行。但不論何種調(diào)節(jié)方案，都是由質(zhì)調(diào)、量調(diào)、質(zhì)與量調(diào)相結(jié)合的方式組合成不同的運(yùn)行調(diào)節(jié)方案，以達(dá)到多熱源聯(lián)合供熱環(huán)狀管網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)的靈活、運(yùn)行的方便。兩個(gè)比較典型的運(yùn)行方式：1、整個(gè)采暖期采用恒定流量的質(zhì)調(diào)節(jié)運(yùn)行方式按總設(shè)計(jì)熱負(fù)荷確定設(shè)計(jì)流量，流量大，管網(wǎng)投資運(yùn)行電耗大，整個(gè)采暖期按質(zhì)調(diào)節(jié)曲線供熱，水溫低，熱損小，調(diào)峰期間主熱源滿負(fù)荷運(yùn)行。2、分階段改變流量的質(zhì)與量的調(diào)節(jié)運(yùn)行方式按主熱源最大供熱能力確定循環(huán)水量，各階段內(nèi)保持流量不變，管網(wǎng)初投資低，熱電廠熱能綜合利用效率受影響，調(diào)峰期間管網(wǎng)水力工況變化大。多熱源管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)

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TianjinUniversity理想運(yùn)行方案的確定對于多熱源供熱系統(tǒng)，在整個(gè)運(yùn)行期間，為滿足供熱量平衡、供水量平衡，需要通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最佳運(yùn)行方案。最佳方案選擇主要依據(jù)以下基本原則：熱源應(yīng)盡量在滿負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行主熱源應(yīng)在供熱系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行期間做到滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，各區(qū)域峰荷鍋爐房應(yīng)根據(jù)其在供熱系統(tǒng)中所在的位置及其所擔(dān)負(fù)的供熱量，合理安排區(qū)域峰荷鍋爐房的投運(yùn)順序。

力爭最大的輸熱耗電比在滿足循環(huán)流量平衡的前提下，進(jìn)行全網(wǎng)的輸熱耗電比計(jì)算，其中數(shù)值最小的為最佳運(yùn)行方案。實(shí)現(xiàn)簡單有效的調(diào)節(jié)應(yīng)以供暖負(fù)荷為主的調(diào)節(jié)方法或以供暖、生活熱水供應(yīng)負(fù)荷為主的綜合調(diào)節(jié)方法為依據(jù)，輔以局部量調(diào)。多熱源的聯(lián)合運(yùn)行，必須要在供熱量、循環(huán)流量平衡的基礎(chǔ)上，制定最佳運(yùn)行方案。這是一個(gè)比較復(fù)雜的尋優(yōu)過程，得到最佳值比較困難。

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TianjinUniversity8關(guān)于調(diào)峰熱源選擇方面：

河北工業(yè)大學(xué)的孫春華，齊承英等以供熱系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)費(fèi)用年值和社會成本費(fèi)用年值最小為目標(biāo)，對某一單熱源供熱系統(tǒng)燃?xì)庹{(diào)峰熱源的設(shè)置進(jìn)行了優(yōu)化，得出了與調(diào)峰熱源特性相匹配的最佳基礎(chǔ)熱源容量和調(diào)峰運(yùn)行時(shí)間。分析出設(shè)置燃?xì)庹{(diào)峰熱源具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益。天津大學(xué)鄭雪晶以運(yùn)行能耗費(fèi)用經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)，建立了單變量有約束非線性數(shù)學(xué)模型，以實(shí)際供熱系統(tǒng)為例，確定了計(jì)算最佳基礎(chǔ)負(fù)荷比例、燃?xì)庹{(diào)峰鍋爐的最佳啟動溫度及調(diào)峰運(yùn)行時(shí)間的方法。多熱源環(huán)狀管網(wǎng)的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用取決于很多因素：熱源的位置、各熱源的供熱能力及其比例、熱網(wǎng)的平面布置、熱力站或熱用戶的熱負(fù)荷大小、密度、分布以及涉及施工費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的各項(xiàng)參數(shù)和指標(biāo)。國內(nèi)研究現(xiàn)狀

TianjinUniversity9哈爾濱工業(yè)大學(xué)的劉孟軍、鄒平華以哈爾濱市某熱網(wǎng)為背景，基于現(xiàn)有管網(wǎng)提出了六種不同熱源位置的方案，對每種方案利用已有程序分別進(jìn)行了水力計(jì)算，以及造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算，著重分析了多熱源環(huán)狀管網(wǎng)中熱源位置變化對系統(tǒng)造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用的影響。從而提出對于多熱源環(huán)狀管網(wǎng)在條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能使熱源均勻分布，以減少系統(tǒng)的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。存在問題：在各熱源相對位置以及熱源和管網(wǎng)的相對位置對系統(tǒng)的影響這一方面,僅做了該因素對造價(jià)、經(jīng)濟(jì)成本的影響,對水力工況、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及運(yùn)行調(diào)節(jié)方面的影響研究不多。

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TianjinUniversity10關(guān)于調(diào)峰熱源連接方式方面：

北京建筑工程學(xué)院張群力主要分析了分布式調(diào)峰供熱方式在集中供熱系統(tǒng)應(yīng)用中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。通過節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性對比分析可知，相對于集中調(diào)峰供熱方式，分布式調(diào)峰可以降低集中供熱系統(tǒng)的供熱能耗，提高承擔(dān)基礎(chǔ)負(fù)荷的主熱源的滿負(fù)荷運(yùn)行小時(shí)數(shù)、提高集中熱源的供熱效率，同時(shí)降低一次供熱管網(wǎng)的初投資、減少一次供熱管網(wǎng)的熱損失。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的沈鋒強(qiáng)結(jié)合集中供熱專業(yè)的特點(diǎn)，運(yùn)用計(jì)算期內(nèi)動態(tài)年總費(fèi)用法和投資回收期法，構(gòu)造了調(diào)峰鍋爐房技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的數(shù)學(xué)模型。指出采用切斷運(yùn)行調(diào)峰方式時(shí)將使熱電廠機(jī)組利用小時(shí)數(shù)下降，熱電廠發(fā)電效率降低，但可以采用幾個(gè)調(diào)峰熱源按室外溫度變化依次投入的切斷運(yùn)行方式加以改善。并聯(lián)運(yùn)行方式則不存在上述問題。國內(nèi)研究現(xiàn)狀

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TianjinUniversity11關(guān)于管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方面：

大慶石油學(xué)院的陳朋在多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的水力工況和熱力工況綜合分析的基礎(chǔ)上，對多熱源聯(lián)網(wǎng)技術(shù)原理進(jìn)行研究，得出多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱在能源消耗、運(yùn)行成本、系統(tǒng)可靠性方面所具備的優(yōu)勢。結(jié)合某一多熱源聯(lián)網(wǎng)供熱系統(tǒng)的實(shí)際情況，確定合理的熱源負(fù)荷匹配比例，并對其水力工況進(jìn)行分析計(jì)算，制定了合理的供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)方案（一次網(wǎng)采用分階段的量調(diào)節(jié)方式，初末期由電廠定流量改變溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，高峰期為質(zhì)量并調(diào)）。東北石油大學(xué)的趙巖建立多熱源聯(lián)合運(yùn)行自動控制模型,包括換熱站壓力、流量等參數(shù)的集中監(jiān)測方面研究,聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行工況的阻力特性模型方面研究,聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行泵、調(diào)節(jié)閥門控制模型,熱力站自動控制模型,監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制模型。通過供熱量平衡能夠明確聯(lián)網(wǎng)的各熱源各自擔(dān)負(fù)的供熱量和啟動運(yùn)行的時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)按需供熱的目的。國內(nèi)研究現(xiàn)狀

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TianjinUniversity12北京建筑工程學(xué)院的張迪以網(wǎng)絡(luò)圖論為基礎(chǔ)理論建立管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，來解決多熱源聯(lián)網(wǎng)時(shí)環(huán)狀管網(wǎng)的水力及熱力平衡計(jì)算問題。通過對幾種不同熱源形式的模擬計(jì)算，分析了不同熱源形式對熱網(wǎng)各用戶的影響，調(diào)峰熱源的啟停以及熱源的不同調(diào)度都將會引起系統(tǒng)工況的變化，因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)熱源的特點(diǎn)合理地分配熱源之間的負(fù)荷，使供熱系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行工況，達(dá)到高效節(jié)能的運(yùn)行。清華大學(xué)江億對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的水力工況如何進(jìn)行調(diào)度這一問題,提出可以通過在干管或環(huán)上的適當(dāng)位置設(shè)置并調(diào)節(jié)閥門,調(diào)整各熱源的匹配,達(dá)到運(yùn)行工況最優(yōu)。針對不同的系統(tǒng)形式,提出了優(yōu)化調(diào)度的具體分析方法(干管上閥門位置和開度的優(yōu)化配置使泵耗最小)和基于優(yōu)化調(diào)度的運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。給出了赤峰市集中供熱網(wǎng)的一個(gè)算例。國內(nèi)研究現(xiàn)狀

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TianjinUniversity13參考文獻(xiàn)[1]馬琳.我國多熱源大型供熱管網(wǎng)的研究現(xiàn)狀.長安大學(xué),2010[2]張迪.帶有調(diào)峰熱源的集中供熱系統(tǒng)的熱力工況研究.北京建筑工程學(xué)院，2010.1[3]秦緒忠，江億.多熱源并網(wǎng)供熱的水力優(yōu)化調(diào)度研究.清華大學(xué)，2000[4]張群力.集中供熱系統(tǒng)不同調(diào)峰