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【干货】分布式热电联产系统规划设计理念与方法探析

2018-03-20 09:19来源:电网技术作者:任洪波 徐佩佩 吴琼关键词:热电联产分布式能源燃气轮机收藏点赞

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2.3 运行模式设定

由于供需两侧热电比不能完全匹配,因此电和热的过与不足不可避免。要想充分发挥DCHP系统能量梯级利用的优势,系统运行策略的确定至关重要。针对能源需求变化设定合理的运行方案,不仅要考虑系统实际运行特性,系统方案设计阶段的分析也非常重要。同时,运行模式的设定除了受系统自身物理特性(部分负荷效率)的影响,还需要综合考虑系统与外界环境的耦合关系,如与电网的关系,与外界的资金流关系等。

另一方面,还要考虑到,在既定终端能源需求之外,为了维持系统运行还会产生新的能源需求,例如如果用电制冷满足供冷需求,就会产生新的电力需求。为满足上述电力需求,如果运行原动机则会产生新的排热。如此,热电的供需关联性极为复杂,系统运行策略的制定异常困难。此外,如果系统配置了蓄热槽,怎样有效使用蓄热槽以达成预定效果也是一大难点。蓄热槽容量既不宜过大也不宜过小,理想情况下变容量的蓄热槽是最佳选择。同时,由于蓄热槽会产生散热损失,所以蓄热槽内储存的余热必须进行动态、有效利用。

2.4 综合评估

在设备选型配置、系统方案、运行模式基本确立的基础上,为了衡量项目的现实可行性,需要从不同角度对系统实施效果进行评估。虽然投资决策评估是整个评估过程的核心所在,但系统实施所引发的环境、社会影响也不可或缺。

3 DCHP系统规划设计的基本方法

如图1所示,在系统规划设计之前,首先需要确定系统所处的外部环境,如是否允许电力并网上网等。由于DCHP系统供能的核心理念是“自发自用、余电上网”,为此,应以本地发电尽可能不上网为导向规划设计DCHP系统。在外部环境确立的前提下,按照负荷计算、方案设计和综合评估的流程推进DCHP系统的规划设计进程。

3.1 能源需求预测方法

对于既有建筑用户而言,应以实测数据为基础,利用统计学等方法提炼建筑能耗与相关影响因素的因果关系,建立负荷预测模型。

对于新建建筑或不能获得实测数据的既有建筑,最简单的方法是用单位面积指标法进行估算。

图1 DCHP系统规划设计的基本流程

Fig. 1 Basic procedure of plan and design of DCHP system

此方法起源于传统暖通空调系统设计,往往导致负荷预测值偏大,对DCHP系统的规划设计适用性较差。为获得更为准确的能耗数据,计算机能耗模拟软件得到广泛应用与推广。该方法根据典型年气象参数﹑建筑详细信息及设计参数,通过计算机模拟仿真的手段获得建筑逐时负荷数据[12]。

虽然软件模拟法从机理层面获得了建筑负荷的较客观数据,但却不能充分考虑人作为用能主体对建筑能耗的主动调控与影响。日本多年来DCHP系统的实践经验表明,其通过大量建筑能耗的实测、调研所归纳总结得出的所谓建筑能耗原单位(逐时负荷系数)对于DCHP系统的规划设计具有较强的适用性[2]。近年来,我国在该领域的实践经验亦表明,通过对同类型建筑能耗负荷的实测调研与统计分析,进而规划设计的DCHP系统,其成功率更高。虽然国家规程和上海规程均提出要参考相似建筑实测负荷数据进行估算;然而,我国目前尚未建立典型建筑冷热电负荷的基础数据库,借鉴国外数据必然会存在很大的差异性,这是困扰我国DCHP系统规划设计的一大难题。

对于工艺用热而言,最好是采用实测数据;在无法获取实际统计数据时,应参照同类型、同等规模企业能耗进行估算[13]。此外,作为近年来DCHP系统的应用热点,对于区域型用户,其能耗数据并不是单体用户能耗的简单叠加,还有必要考虑同时使用系数等其他因素,通过耦合应用多种方法获得较准确的负荷数据[14]。

3.2 设备选型与系统配置方法

由于DCHP系统优于常规热电分产系统的核心优势在于余热的回收与利用,为此,系统规划设计过程中的关注点不是“电”而应是“热”,应以余热的合理、高效利用作为DCHP系统选型与配置的基本原则。

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