热电联产供热热源调峰技术分析

热电联产供热热源调峰技术分析

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TianjinUniversity2主要内容四、多热源管网的运行调节三、调峰热源连接方式二、调峰热源的选择一、研究背景五、国内研究现状

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TianjinUniversity3研究背景1、我国城市供热已形成了以热电联产为主,区域锅炉房为辅,其他热源方式为补充的供热局面。热电联产的集中供热系统是一个由热电厂和调峰热源共同组成的多热源联合供热系统。2、为使热电联产供热系统经济有效地运行，需要解决以下三方面问题：1）调峰热源的选择2）调峰热源的连接方式3）多热源管网的运行调节针对这三方面的问题，目前主要存在的技术现状分析如下：

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TianjinUniversity4调峰热源形式：在实际的调峰过程中，我们一般采用燃煤和燃气锅炉房作为调峰热源。两种形式有各自的优缺点，合理选择其负荷配置形式及位置直接影响供热系统的初投资和运行费用。名称燃煤锅炉房燃气锅炉房优点运行费用低调节方便，占地面积小，无污染缺点环境污染，调节复杂，对负荷变化反应慢运行费用高，天燃气地域分布不均对于调峰热源的负荷配置，经济的方案是热电厂供热担负基本热负荷ΣQj，由调峰热源承担尖峰热负荷ΣQf。热化系数热化系数与供热规模、供热系统的供回水温度等参数密切相关，通常在0.5～0.8之间。调峰热源的选择供热系统全年供热负荷延续图

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TianjinUniversity5调峰热源连接方式调峰热源可设置在热电厂内，也可在热电厂外建立锅炉房。调峰热源的连接运行方式应依据调峰热源位置、主热源的热媒参数以及系统的调节方式等因素确定。常见的连接运行方式有串联运行、并联运行和切断运行。国内目前常用的有两种连接方式：并联运行和切断运行。当调峰热源设在热电厂外距主热源较近处时可采用串联连接，当调峰热源设在热电厂外且距主热源较远或几个调峰热源地位置比较分散时，则可采用切断运行的连接方式。一级网调峰的三种调峰方式运行示意图

TianjinUniversity6多热源联合供热系统对供热量的调节和热网水力工况的调节比单热源系统复杂，必须根据各地区的特点、供热系统的方式（直接与间接供暖、间接供暖）、各热源运行时间长短及系统设备配置等具体情况，选择最经济可行的方案投入运行。但不论何种调节方案，都是由质调、量调、质与量调相结合的方式组合成不同的运行调节方案，以达到多热源联合供热环状管网系统调节的灵活、运行的方便。两个比较典型的运行方式：1、整个采暖期采用恒定流量的质调节运行方式按总设计热负荷确定设计流量，流量大，管网投资运行电耗大，整个采暖期按质调节曲线供热，水温低，热损小，调峰期间主热源满负荷运行。2、分阶段改变流量的质与量的调节运行方式按主热源最大供热能力确定循环水量，各阶段内保持流量不变，管网初投资低，热电厂热能综合利用效率受影响，调峰期间管网水力工况变化大。多热源管网的运行调节

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TianjinUniversity理想运行方案的确定对于多热源供热系统，在整个运行期间，为满足供热量平衡、供水量平衡，需要通过技术经济比较，确定最佳运行方案。最佳方案选择主要依据以下基本原则：热源应尽量在满负荷下连续运行主热源应在供热系统整个运行期间做到满负荷连续运行，各区域峰荷锅炉房应根据其在供热系统中所在的位置及其所担负的供热量，合理安排区域峰荷锅炉房的投运顺序。

力争最大的输热耗电比在满足循环流量平衡的前提下，进行全网的输热耗电比计算，其中数值最小的为最佳运行方案。实现简单有效的调节应以供暖负荷为主的调节方法或以供暖、生活热水供应负荷为主的综合调节方法为依据，辅以局部量调。多热源的联合运行，必须要在供热量、循环流量平衡的基础上，制定最佳运行方案。这是一个比较复杂的寻优过程，得到最佳值比较困难。

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TianjinUniversity8关于调峰热源选择方面：

河北工业大学的孙春华，齐承英等以供热系统全寿命周期内经济费用年值和社会成本费用年值最小为目标，对某一单热源供热系统燃气调峰热源的设置进行了优化，得出了与调峰热源特性相匹配的最佳基础热源容量和调峰运行时间。分析出设置燃气调峰热源具有良好的经济效益、环保效益和社会效益。天津大学郑雪晶以运行能耗费用经济为目标，建立了单变量有约束非线性数学模型，以实际供热系统为例，确定了计算最佳基础负荷比例、燃气调峰锅炉的最佳启动温度及调峰运行时间的方法。多热源环状管网的造价和运行费用取决于很多因素：热源的位置、各热源的供热能力及其比例、热网的平面布置、热力站或热用户的热负荷大小、密度、分布以及涉及施工费用和运行费用的各项参数和指标。国内研究现状

TianjinUniversity9哈尔滨工业大学的刘孟军、邹平华以哈尔滨市某热网为背景，基于现有管网提出了六种不同热源位置的方案，对每种方案利用已有程序分别进行了水力计算，以及造价和运行费用计算，着重分析了多热源环状管网中热源位置变化对系统造价和运行费用的影响。从而提出对于多热源环状管网在条件允许时，应尽可能使热源均匀分布，以减少系统的造价和运行费用。存在问题：在各热源相对位置以及热源和管网的相对位置对系统的影响这一方面,仅做了该因素对造价、经济成本的影响,对水力工况、系统结构优化及运行调节方面的影响研究不多。

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TianjinUniversity10关于调峰热源连接方式方面：

北京建筑工程学院张群力主要分析了分布式调峰供热方式在集中供热系统应用中的技术经济性。通过节能性和经济性对比分析可知，相对于集中调峰供热方式，分布式调峰可以降低集中供热系统的供热能耗，提高承担基础负荷的主热源的满负荷运行小时数、提高集中热源的供热效率，同时降低一次供热管网的初投资、减少一次供热管网的热损失。哈尔滨工业大学的沈锋强结合集中供热专业的特点，运用计算期内动态年总费用法和投资回收期法，构造了调峰锅炉房技术经济分析的数学模型。指出采用切断运行调峰方式时将使热电厂机组利用小时数下降，热电厂发电效率降低，但可以采用几个调峰热源按室外温度变化依次投入的切断运行方式加以改善。并联运行方式则不存在上述问题。国内研究现状

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TianjinUniversity11关于管网运行调节方面：

大庆石油学院的陈朋在多热源联网运行的水力工况和热力工况综合分析的基础上，对多热源联网技术原理进行研究，得出多热源联网供热在能源消耗、运行成本、系统可靠性方面所具备的优势。结合某一多热源联网供热系统的实际情况，确定合理的热源负荷匹配比例，并对其水力工况进行分析计算，制定了合理的供热系统运行调节方案（一次网采用分阶段的量调节方式，初末期由电厂定流量改变温度进行调节，高峰期为质量并调）。东北石油大学的赵岩建立多热源联合运行自动控制模型,包括换热站压力、流量等参数的集中监测方面研究,联网运行工况的阻力特性模型方面研究,联网运行泵、调节阀门控制模型,热力站自动控制模型,监控中心远程控制模型。通过供热量平衡能够明确联网的各热源各自担负的供热量和启动运行的时间,从而实现按需供热的目的。国内研究现状

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TianjinUniversity12北京建筑工程学院的张迪以网络图论为基础理论建立管网拓扑结构，来解决多热源联网时环状管网的水力及热力平衡计算问题。通过对几种不同热源形式的模拟计算，分析了不同热源形式对热网各用户的影响，调峰热源的启停以及热源的不同调度都将会引起系统工况的变化，因此应合理设计供热系统结构，并根据热源的特点合理地分配热源之间的负荷，使供热系统处于最佳运行工况，达到高效节能的运行。清华大学江亿对整个网络的水力工况如何进行调度这一问题,提出可以通过在干管或环上的适当位置设置并调节阀门,调整各热源的匹配,达到运行工况最优。针对不同的系统形式,提出了优化调度的具体分析方法(干管上阀门位置和开度的优化配置使泵耗最小)和基于优化调度的运行调节方法。给出了赤峰市集中供热网的一个算例。国内研究现状

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TianjinUniversity13参考文献[1]马琳.我国多热源大型供热管网的研究现状.长安大学,2010[2]张迪.带有调峰热源的集中供热系统的热力工况研究.北京建筑工程学院，2010.1[3]秦绪忠，江亿.多热源并网供热的水力优化调度研究.清华大学，2000[4]张群力.集中供热系统不同调峰