多熱源聯網運行仿真模擬

2019-05-31 06:44:00相克政胡靜洋

煤氣與熱力 2019年5期

許征，相克政，胡靜洋

(1.青島能源設計研究院有限公司，山東青島266073；2.華電青島熱力有限公司，山東青島266034)

1 概述

與單熱源供熱系統相比，多熱源聯網供熱系統可以提高供熱穩定性，并可通過熱源優化調度，提高供熱經濟性、安全性，充分發揮節能優勢,提高運行管理水平[1-3]。在實際運行中，隨著熱負荷變化，調節聯網熱源的投入順序及熱功率，提高運行效率，充分利用管網的輸送能力是多熱源聯網供熱系統節能穩定運行的關鍵。

青島市區現有熱源多為2000年以前建成，供熱系統普遍采用單熱源枝狀布置形式。自2017年，青島某供熱單位著手對有條件的5座熱源實施多熱源聯網建設。以2015年末熱源供熱能力為現狀條件，在無新建熱源的條件下，采用多熱源聯網仿真模擬軟件計算分析多熱源聯網運行滿足2020年熱負荷的可行性。

2 項目概況

① 供熱能力及熱負荷

多熱源聯網運行涉及5座熱源，設計供、回水溫度均為130、70 ℃。其中，熱源E通過外購高溫水滿足供熱區域內熱負荷，每個供暖期按熱量表計量結果進行貿易結算，設計熱流量為200 MW。2015年末、2020年末5座熱源的基本參數分別見表1、2。

由表1可知，截至2015年末，總熱負荷為810 MW，總供熱面積為1 746×104m2。熱源A、B剩余供熱能力分別為166、63 MW，熱源C～E已無剩余供熱能力。由表2可知，到2020年，熱源A新增熱負荷為52 MW，剩余供熱能力114 MW。熱源B新增熱負荷60 MW，熱源將接近滿負荷(剩余供熱能力為3 MW)。對于熱源C、D，雖然無新增熱負荷，但也無剩余供熱能力。熱源E新增熱負荷80 MW，外購熱量無法滿足新增熱負荷，缺口為80 MW。

綜合上述分析，考慮實施多熱源聯網運行，可調配熱源A、B的剩余供熱能力滿足熱源E的新增熱負荷，無需新建熱源，且剩余供熱能力37 MW。

表1 2015年末5座熱源的基本參數

表2 2020年末5座熱源的基本參數

② 2015年末熱網布置

2015年末各熱源及所在熱網分布見圖1。由圖1可知，這5座熱源所在熱網分布比較集中，有條件實施聯網運行。

圖1 2015年末各熱源及所在熱網分布

③ 熱負荷延續時間、熱負荷

2020年5座熱源供熱區域不同室外溫度對應的熱負荷延續時間、熱負荷見表3，最大熱負荷利用時間為2 302.09 h。

表3 2020年5座熱源供熱區域不同室外溫度對應的熱負荷延續時間、熱負荷

3 多熱源聯網仿真模擬

3.1 仿真模擬方法

筆者采用多熱源聯網仿真模擬軟件Grades Heating進行聯網計算，該軟件可完成熱網水力、熱力工況的模擬與分析，模擬多熱源聯網調度等。計算原理為根據不同室外溫度下的熱負荷、熱網定壓壓力等計算各管段流量、壓差，從而獲得熱網各節點流量、壓力，進而確定不同室外溫度下的熱源實際熱功率以及循環泵實際揚程、流量等參數。

聯網運行熱源為熱源A～E，以2020年熱負荷為條件進行計算分析。具體模擬步驟如下：a.在Grades Heating軟件中插入由AutoCAD軟件導出的*.wmf圖形文件，建立熱源、熱力站模型，并通過管道模型連接。b.設置熱源供熱能力、熱力站負荷、管子規格，管段長度由軟件根據*.wmf圖形文件自動讀出。c.設定熱負荷延續時間圖，根據實際管網情況設置定壓點及定壓壓力。d.設定供回水溫差為60 ℃，選取軟件自帶的管道水力計算模型進行水力計算。e.軟件輸出不同室外溫度條件下的熱源實際熱功率及循環泵實際揚程、流量等。

熱源聯網后的熱網見圖2，聯網管段的規格為DN 600 mm。聯網后定壓點設在熱源B循環泵進口，定壓壓力設為400 kPa。根據2020年熱負荷延續時間及熱負荷(見表3)，將室外溫度劃分為4個區間，每個溫度區間的最低室外溫度盡量使得熱源滿負荷運行。定義室外溫度{t}=t/℃，則室外溫度區間1～4分別為：5≤{t}≤8，2≤{t}<5，-2≤{t}<2，-6≤{t}<-2。為充分利用熱源A、B的剩余供熱能力，并降低熱源E外購熱量，啟動順序設定為熱源A至熱源E。