集中供热系统调峰供热方式研究

1、集中供热系统调峰方式研究集中供热系统调峰方式研究 张群力张群力 北京建筑工程学院北京建筑工程学院 目录目录 1.1. 应用背景应用背景 2.2. 应用形式及其特点应用形式及其特点 3.3. 技术经济性分析技术经济性分析 4.4. 结论结论 2/25 1 1 应用背景应用背景 l 集中热源与分散热源配置需要优化 l 城市热网供热率低，城市热网供热率低，30%30%；目前城市热网供热面积约；目前城市热网供热面积约1.51.5亿亿m m2 2； l 天然气供热用量较大，天然气供热用量较大，4040亿亿m m3 3； l 城市热网周边分布着大量燃煤、燃气锅炉房，供热面积约城市热网周边分布着大量燃煤、燃

2、气锅炉房，供热面积约2 2亿亿m m2 2； l 初末寒期，城市热网供热能力存在富裕。热网周边大量燃气锅炉开初末寒期，城市热网供热能力存在富裕。热网周边大量燃气锅炉开 始耗气采暖；始耗气采暖； l 一次网侧集中设置调峰热源，一次网在初末寒期也存在输热能力富一次网侧集中设置调峰热源，一次网在初末寒期也存在输热能力富 裕的现象。裕的现象。 北京重型电机厂 集中供暖锅炉房 科丰热力供应中心 西罗园供暖分公司 嘉园供热厂 翠林小区锅炉房 科利源热电有限公司 鲁谷锅炉房 9 2 11 宝能热力永泰小区锅炉房 西三旗热力厂 南小营供热厂 北建工锅炉压力容器工程公司 实创热力 松榆里供热厂 花家地供热厂 北

3、京正东电子 望京蓝天供热中心 冠城热力锅炉房 双榆树供暖所 翠微南里锅炉房 二里庄锅炉房 西二旗小区锅炉房 科学园 华辰热力厂 北小营热力厂 芍药居供热服务中心 北京市三元热能中心 六里屯供热厂 晨光家园供热厂 甘露园供热厂 管庄京通新城 华威联建供热厂 虎城小区供热服务中心 青塔锅炉房 韩庄子锅炉房 望园锅炉房 太平桥供暖分公司 玉林供暖分公司 丰台区角门锅炉房 西马物业 石榴园供热有限公司 青塔锅炉房 平原里危改小区锅炉房 广外供热厂 西开华辰物业管理中心 分散锅炉房 热电厂 0 10 20 30 40 50 60 11月 12月 1月 2月 3月 负荷（W/m2） 热电厂替代燃煤或 燃气

4、锅炉的潜力 存在的问题存在的问题 l 城市集中供热管网在初末寒期间的供热能力出现富余，在城市集中供热管网在初末寒期间的供热能力出现富余，在 采暖季大部分时间内热电厂未能实现满负荷供热运行，热采暖季大部分时间内热电厂未能实现满负荷供热运行，热 网输送能力过剩。网输送能力过剩。 l 初末寒期间，现有的热电厂热源处于部分负荷状态运行，初末寒期间，现有的热电厂热源处于部分负荷状态运行， 造成供热能力过剩，与此同时燃气锅炉房开始大量消耗天造成供热能力过剩，与此同时燃气锅炉房开始大量消耗天 然气供热。造成优质天然气资源的大量消耗，供热成本增然气供热。造成优质天然气资源的大量消耗，供热成本增 加。加。 l

5、利用燃气进行集中调峰方式的输配能耗和管网热损失要大利用燃气进行集中调峰方式的输配能耗和管网热损失要大 于分散式燃气调峰方式。采用分布式燃气调峰方式可以降于分散式燃气调峰方式。采用分布式燃气调峰方式可以降 低燃气集中调峰方式中城市管网的输配能耗和热损失。低燃气集中调峰方式中城市管网的输配能耗和热损失。 4/25 解决途径解决途径 将既有的城市集中供热热源与分布其周边的优质燃煤燃气将既有的城市集中供热热源与分布其周边的优质燃煤燃气 锅炉供热资源整合在一起锅炉供热资源整合在一起； 将原有的分布式热源的供热用户纳入到城市集中供热体系将原有的分布式热源的供热用户纳入到城市集中供热体系 中中； 在初末寒期

6、利用集中热源为原有的集中热用户和分散热用在初末寒期利用集中热源为原有的集中热用户和分散热用 户提供基础供热负荷。户提供基础供热负荷。 当严寒期集中热源不能满足所有用户供热需求时，启动集当严寒期集中热源不能满足所有用户供热需求时，启动集 中热网周边的分布式燃煤燃气热源中热网周边的分布式燃煤燃气热源作为调峰热源作为调峰热源。 5/25 2 2 分布式调峰供热方式研究分布式调峰供热方式研究 2.1 分布式调峰供热方式应用形式 l 在热力站二次侧设置小型燃气锅炉，作为调峰热源，与集在热力站二次侧设置小型燃气锅炉，作为调峰热源，与集 中热网联合运行；中热网联合运行； l 集中热源仅承担采暖的基础负荷。集

7、中热源仅承担采暖的基础负荷。 燃煤燃气独立供热方式燃煤燃气独立供热方式分布式调峰供热方式分布式调峰供热方式 2.2 分布式调峰供热方式特点 l提高集中热源满负荷利用时间。可大幅度降低供热能耗提高集中热源满负荷利用时间。可大幅度降低供热能耗 和成本；和成本； l提高一次网的满负荷运行时间，使已有一次管网承担更提高一次网的满负荷运行时间，使已有一次管网承担更 多采暖面积；多采暖面积； l热网运行调节简单，易于实现快速调节，按不同热力站热网运行调节简单，易于实现快速调节，按不同热力站 需要供热。需要供热。 换热站集中供热系统 热源 用户 燃 气 锅 炉供热 130 7060 85 60 用户 85

8、换热站 集中热源 用户 调峰热源130 70 85 60 换热站集中供热系统 热源 用户 调 峰 锅炉 130 70 85 60 燃煤燃气独立供燃煤燃气独立供 热运行方式热运行方式 燃煤燃气联合运燃煤燃气联合运 行集中调峰方式行集中调峰方式 燃煤燃气联合运燃煤燃气联合运 行分布式式调峰行分布式式调峰 方式方式 供热资源整合前后的供热负荷曲线供热资源整合前后的供热负荷曲线 初末寒期：初末寒期： 减少分散热源的供热能力；降低天然气的消耗；减少分散热源的供热能力；降低天然气的消耗； 提高集中热源的供热能力；降低供热成本；提高集中热源的供热能力；降低供热成本； 严寒期：严寒期： 启动分散热源作为调峰热

9、源。启动分散热源作为调峰热源。 8/25 分散锅炉房 热电厂 0 10 20 30 40 50 60 11月 12月 1月 2月 3月 负荷（W/m2） 分散锅炉房 热电厂 0 10 20 30 40 50 60 11月 12月 1月 2月 3月 负荷（W/m2） 燃煤、燃气独立供热方式燃煤、燃气独立供热方式分布式调峰供热方式分布式调峰供热方式 3 技术经济性分析 参考方式对比方式对比方式 初投资独立运行方式集中调峰方式分布调峰方式 采暖面积，万m2104.7100.0104.7 燃煤锅炉，MW292929 燃气锅炉，MW212121 一次网，万m25810058 热力站，MW295029 二

10、次网，万m2104.7100104.7 9/25 集中热源和调峰热源的装机容量相同；集中热源和调峰热源的装机容量相同； 与独立供热方式相比，由于存在一次网热损失，集中调峰与独立供热方式相比，由于存在一次网热损失，集中调峰 供热方式的供热面积变小；供热方式的供热面积变小； 与独立供热方式相比，分布式调峰供热方式的供热面积不与独立供热方式相比，分布式调峰供热方式的供热面积不 变。变。 3.1 案例分析工况设定 （1 1）不同供热方式的延时负荷曲线）不同供热方式的延时负荷曲线 相同的装机容量下，同集中调峰供热方式相比，分布式调相同的装机容量下，同集中调峰供热方式相比，分布式调 峰供热方式可以避免调峰

11、热源在一次网环节的热损失，基峰供热方式可以避免调峰热源在一次网环节的热损失，基 础热源的使用时间更长，供热能力更大。础热源的使用时间更长，供热能力更大。 10/25 燃煤、燃气独立供热方式燃煤、燃气独立供热方式分布式调峰供热方式分布式调峰供热方式 （2 2）不同供热方式的燃煤锅炉负荷和燃气锅炉负荷）不同供热方式的燃煤锅炉负荷和燃气锅炉负荷 与燃煤和燃气供热锅炉独立运行方式相比，燃煤和燃气供热锅炉联合与燃煤和燃气供热锅炉独立运行方式相比，燃煤和燃气供热锅炉联合 运行方式中承担调峰的燃气锅炉负荷使用时间显著降低，承担基础负运行方式中承担调峰的燃气锅炉负荷使用时间显著降低，承担基础负 荷的燃煤锅炉使

12、用时间显著增加。荷的燃煤锅炉使用时间显著增加。 联合运行方式中，与集中调峰供热方式相比，分布式调峰方式中承担联合运行方式中，与集中调峰供热方式相比，分布式调峰方式中承担 基础负荷的燃煤锅炉的使用时间更长些。基础负荷的燃煤锅炉的使用时间更长些。 11/25 不同供热方式燃气锅炉供热负荷不同供热方式燃气锅炉供热负荷不同供热方式燃煤锅炉供热负荷不同供热方式燃煤锅炉供热负荷 （3 3）不同供热方式的一次网和二次网运行温度）不同供热方式的一次网和二次网运行温度 与集中调峰供热方式相比，分布式调峰供热方式在初末寒与集中调峰供热方式相比，分布式调峰供热方式在初末寒 期的一次网供水温度较高，一次网在初末寒期的

13、供热能力期的一次网供水温度较高，一次网在初末寒期的供热能力 较大，一次网的热输送能力得到充分利用；较大，一次网的热输送能力得到充分利用； 分布式调峰供热方式的二次网的供水温度较低，需要经过分布式调峰供热方式的二次网的供水温度较低，需要经过 调峰热源再热达到用户供热需求。调峰热源再热达到用户供热需求。 12/25 不同供热方式的一次网温度曲线不同供热方式的一次网温度曲线 不同供热方式二次网温度曲线不同供热方式二次网温度曲线 3.2 3.2 节能性分析节能性分析 设计工况下，燃煤锅炉与燃气锅炉独立运行方式与燃煤锅炉与燃气锅炉分设计工况下，燃煤锅炉与燃气锅炉独立运行方式与燃煤锅炉与燃气锅炉分 散调峰

14、方式的一次能源利用效率相同。散调峰方式的一次能源利用效率相同。 由于燃气集中调峰锅炉存在一次网供热损失，其一次能源利用效率较低。由于燃气集中调峰锅炉存在一次网供热损失，其一次能源利用效率较低。 在整个采暖季，联合供热方式中分布式调峰供热方式的单位面积供热能耗在整个采暖季，联合供热方式中分布式调峰供热方式的单位面积供热能耗 最低。最低。 13/25 设计工况下不同供热方式的设计工况下不同供热方式的 一次能源利用效率一次能源利用效率 整个采暖季单位面积耗热量整个采暖季单位面积耗热量 3.2 节能性分析 l 在相同热源设备安装容量下，相同的调峰系数下：在相同热源设备安装容量下，相同的调峰系数下： l

15、 相对于燃煤和燃气锅炉独立运行方式，燃煤与燃气联合运行方式具有较大的相对于燃煤和燃气锅炉独立运行方式，燃煤与燃气联合运行方式具有较大的 节能优势；节能优势； l 相对于集中调峰方式，分布式调峰方式的节能优势更大些；相对于集中调峰方式，分布式调峰方式的节能优势更大些； l 分布式调峰供热方式的供热能耗最低，增加耗煤量，减少耗气量；分布式调峰供热方式的供热能耗最低，增加耗煤量，减少耗气量； 整个采暖季不同供热方式消耗的燃料量整个采暖季不同供热方式消耗的燃料量 3.3 3.3 经济性分析经济性分析 在联合运行方式中，与集中调峰供热方式相比，分布式调在联合运行方式中，与集中调峰供热方式相比，分布式调 峰供热方式的年运行费更低。峰供热方式的年运行费更低。 15/25 不同供热方式年运行费（折旧期不同供热方式年运行费（折旧期20年）年） 结论 l相对于燃气锅炉集中调峰供热方式，采用燃气锅炉分布式相对于燃气锅炉集中调峰供热方式，采用燃气锅炉分布式 调峰供热方式调峰供热方式具有如下优点：具有如下优点： l可可提高提高承担基础供热负荷的承担基础供热负荷的燃煤锅炉燃煤锅炉的的满负荷运行小时数满负荷运行小时数 ，可，可提高燃煤锅炉的供热效