天津大学 由世俊：用好空气源热泵促进低碳供热发展

用好空气源热泵，促进低碳供热发展由世俊天津大学教授|博导01双碳背景下，低碳供暖发展前景展望能源消费总量亿吨标准煤)—同比增长(%)世界能源消费结构(a)2022年天然气煤炭水能太阳能(b)2023年●能源消费总量保持逐年增长，2023年较2022年同比增长3.2%;●煤、石油、天然气仍是主导，可再生能源占比约为20%;●可再生能源中主要以水能、核能、风能、太阳能为主。根据中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放专根据中国建筑节能协会建筑能耗与碳排放专报告》,2020年，全国建筑运行能耗10.6亿吨标煤，占全国能源消费量21.3%。全国建筑运行碳排放21.6亿吨CO2,占比21.7%。习总书记提出了新质生产力，就是要通过科技创资源禀赋及技术适用性等条件限制，绿色低碳热238亿平方米(城镇供热面积167亿平方米，农村供热面积71亿平方米),供热行业是重要的难度较大的领域。目前，我们供热行业主要是习总书记提出了新质生产力，就是要通过科技创资源禀赋及技术适用性等条件限制，绿色低碳热输输配光利用利用网煤太阳能地热能一级海洋能空气能吸吸热泵燃气网煤电将逐步减少，供热系统应逐步增大空气源热泵、太阳能、地热能、工业余热的占比，逐步提升弹性大热网调节灵活性就是必要的供热行业是能耗双控和能源转型难度较大的领域。煤电减少了，发电余热没有了，供热发展向何处去?主要任务：大力发展可再生能源和清洁能源利用，突破能源生产、储能、输配和高效利用关键技术瓶颈。深入开展新形势下的集中式、分布式、分散式供暖系统。对于我们暖通空调行业的发展来说，“30·60”目标既是重大挑战，也是一次转型升级的机遇。城市级大热网算法城市级大热网算法系统算法动态输配算法算算法成果能源系统负荷预测与优化技术按源和汇划分：>空气/空气热泵>按源和汇划分：>空气/空气热泵>空气/水热泵>水/空气热泵>水/水热泵>土壤/空气热泵>土壤/水热泵热泵分类：地下接热器热泵)汽油机驱动热泵燃气机驱动热泵按用途：◆小型水加热器◆全年运行的空调和采暖热泵◆同时供热供冷热泵◆废热利用热泵◆工艺用热泵按热源热泵热泵机组热泵热泵机组驱动方式在建筑物中的用途地表水工业废水供暖和热水供应的热系国家大力支持发展风电、光电，可再生能源占比逐年增加。国家大力支持发展风电、光电，可再生能源占比逐年增加。供热和空调制冷系统将是风电、光电重要的调峰措施，有助于热电协同同时供冷与供热的热泵>机组的性能随室外空气状态参数(随地区和季节的不同)不同而变化，这对热>有结霜问题，结霜后热泵的制热性能系数下降，机组的可靠性降低；室外换热器热阻增加；空气流动阻力增加。>空气的热容量小，热泵比空冷冷水机组需要大得多的空气量掠过蒸发器，按经>在空气含有化学物质的地方容易腐蚀，冬季要有防冻措施。每降5℃,供热量下降10~25%。●性能系数也迅速下降，平均COP衰减率：室外气温每下降5℃,COP下降15能力不足问题凸显，室外气温低于-20℃时蒸发温度(℃)膨胀阀1膨胀阀膨胀阀1膨胀阀2放热机级放热机放热级焓(级电子膨胀阀电子膨胀阀压缩机双级压缩(二次节流完全中间冷却)压缩机放热膨胀膨胀阀1机吸热级吸热膨膨胀阀2机级双级压缩(一次节流不完全中间冷却)●空气源热泵同时有供冷和供暖要求●若无空调供冷需求，在空气源热泵选型时应该做空气源热泵+辅助热室外气温(℃)膨胀阀2蒸发器冷凝器蒸发器冷凝器吸热放热吸热w空气源热泵匹配的供暖末端形式多能互补模式下的空气源热泵应用多能互补模式下的空气源热泵应用如何用好空气源热泵是我们在项目方案和可研阶段重要的任务!如何用好空气源热泵是我们在项目方案和可研阶段重要的任务!集中式分布式分散式集中式空气源热泵+电锅炉集中式的集中式w空气源热泵+太阳能65夏43%NTGA-BNTGA-Bs集中式-w空气源热泵(注意冷岛效应)1.空气源热泵+日用蓄热水箱深度强化学习DDPG冷冻泵组自适应变压差控制末端热湿处理特性辨识冷机特性曲线自适应校正基于CNN的负荷预测冷却泵组最优频率跟踪控制冷塔热湿特性动态识别水系统特性自适应在线学习物理系统—机房综合COP(天)2.中深层地热能在线仿真与优化控制系统几何、物性参数出水温度回填材料地下岩层回水温度地热井源侧流量内管、环腔供水温度连接热用户热泵热泵水泵热泵水泵5里d)优化前-优化后d)优化前-优化后C0差C0差(代化前-优光而时间(天)时间(天)b)2.中深层地热能在线仿真与优化控制系统2.中深层地热能在线仿真与优化控制系统时间(天)“16+8”模式2下52时问(天)“12+12”模式1400——入口水温20C0O15304560方590105120135150时间(天)入口15C入口18时间(天)“8+16”模式将状态空间系数矩阵等封装并输出文件数据几何模型将状态空间系数矩阵等封装并输出文件数据几何模型标准图模型房间拓扑几何信息热过程图纸文件解析仿真的状态空间模型。生成树+深度优先搜索做法相结合解析为线段序列，线段由起点坐标和端解析为线段序列，线段由起点坐标和端解析为：围护结构作为“边”的无向4.城市热网动态水力-热力在线仿真技术自主研发了Tensok软件系统，并成功应用于石家一能实现动态水力-热力耦合仿真的软件包!√实现了超大规模热网的自动建模(读取并解析CAD√热网阻抗在线辨识与实时优化调