大慶讓龍集中供熱系統多熱源聯網優化運行研究

王永存趙達

（1.大慶油田技術監督中心；2.大慶油田熱源服務公司）

多熱源聯網技術是國外供熱先進國家為節約能源、降低系統運行成本、提高經濟效益，在綜合運用水泵調速技術和控制技術的基礎上發展起來的一項先進的熱水管網運行技術[1-3]。大慶讓龍集中供熱系統主要由原物業一公司轄區的讓龍供熱系統和原物業三公司轄區的登峰供熱系統組成，主要負責讓胡路、龍南、奔騰、鐵人等區域共1 078.92×104m2的供暖任務。現有熱力站65座，一級供熱管網138.13 km，供熱最大半徑為21.75 km。原大慶油田礦區服務事業部通過建立并實施科學有效的聯網運行方案，實現了宏偉電廠、華能電廠和登封燃煤鍋爐房三熱源聯網運行。

1 熱源情況

1）宏偉電廠。設計供熱能力365 MW，最高可提供345 MW運行負荷，設計溫度115/65℃。設有循環水泵5臺，流量3 500 m3/h，揚程150 m；補水泵2臺，流量220 m3/h，揚程32 m。

2）登峰燃煤鍋爐房。設計供熱能力290 MW，最高可提供252 MW運行負荷。設有循環水泵3臺，流量為2 950 m3/h，揚程60 m。補水泵2臺，流量100 m3/h，揚程79.8 m。

3）華能電廠。華能電廠最高可提供338 MW運行負荷，設計溫度130/70℃，最小負荷84 MW。為保證穩定供熱，華能管網設置了增壓泵站，有供回水增壓泵共計6臺。其中:流量5 994 m3/h、揚程53.8 m增壓泵，供回水各設置1臺；流量3 755 m3/h、揚程24.8 m增壓泵，供回水各設置2臺。

2 聯網運行方案的制定及調節

2.1 用熱負荷的確定

1）對供熱區域內建筑性質（住宅、公建、商服等）和不同建筑性質的供熱面積進行分類統計，核算供熱區域內的理論熱指標[4]。

2）綜合考慮管網保溫方式、高層建筑、墻體保溫、散熱器配置、氣象（氣溫、風級、陰晴）條件及管網失調性等客觀因素，結合實際運行經驗對理論熱指標進行修正，進而確定供熱區域內的實際熱指標和熱負荷[5-6]。根據統計，物一讓龍區域和物三奔騰、登峰區域總供熱面積1 097.08×104m2，按建筑性質核算理論熱指標為68.92 W/m2，熱負荷為756 MW。經過修正后熱指標為73.29 W/m2，熱負荷為804 MW。讓龍網、登峰網供熱面積及熱負荷統計見表1。

2.2 基本調節原則

1）可靠性與經濟性并重的原則。綜合考慮系統水力工況、熱源能力、運行可靠性和供熱經濟性等因素，確定了宏偉電廠為基礎熱源，華能電廠為輔助熱源，登峰燃煤鍋爐房為調峰熱源的運行模式，定壓點設在宏偉電廠[7]。熱源的啟動順序為：采暖期宏偉熱源一直啟動運行，根據需要調整負荷，中期啟動華能熱源，高峰期啟動登峰熱源。

2）分階段變流量的質調節原則。將采暖期分成幾個階段進行系統流量調整，每個階段內系統流量不變，改變溫度，實行質調節[8]。

3）熱源同步調節的原則。充分考慮熱力站運行調節的科學性、實用性，實行熱源同步調節，保持同質同溫，盡量實現供熱溫度的一致性[9]。

4）統一協調的原則。為保證集中供熱系統調節的一致性，由物業一公司供熱指揮中心負責熱源及熱網的統一協調，統一指揮。

5）按需調節的原則。在水力工況滿足的情況下，熱力站的運行調節，以所需要的熱量為基本調節原則，同時參考二級網供回水溫度。

2.3 調節方案的制定及實施

2.3.1 熱源啟動及室外氣溫與用熱負荷情況。

根據表1可知，讓龍地區總用熱負荷約為804.05 MW，熱源穩定供熱能力935 MW，熱源能夠滿足用熱需求，供熱高峰期需要三個熱源聯網運行。讓龍多熱源聯網運行負荷與室外平均氣溫的關系見表2。

表1 讓龍網、登峰網供熱面積及熱負荷統計Tab.1 The statistical table of heating area and heat load in Ranglong and Dengfeng district

表2 讓龍多熱源聯網運行負荷與室外平均氣溫的關系Tab.2 The relationship between the load of Ranglong multi-heat source combined operation and the outdoor average temperature

2.3.2 設計負荷下的水利工況

根據設計部門提供的供熱系統水壓圖相關資料，對相關電廠的水力工況進行分析，熱源供熱能力和相關設備完全能夠滿足系統的正常運行，為讓龍集中供熱系統安全平穩聯網投運提供了充分的理論指導[10]。

2.3.3 運行調節方案

根據供熱系統的水力工況、熱力工況和熱源供熱參數，將供熱運行調節分為3個時期，即初末期、中期、高峰期，具體如下：

1）初末期：室外氣溫≥-2℃以上，供熱時間約50 d。根據系統定壓點設在宏偉熱源的實際情況，初期運行首先啟動宏偉熱源，作為基礎熱源供熱。根據宏偉熱源345 MW的供熱能力，能夠滿足室外氣溫為-2.08℃的用熱需求。因此，只需啟動宏偉熱源運行。為保證系統的可調性，根據水力工況需求，確定系統的循環流量為7 000 t/h。當進入供熱末期時，氣溫回升到-2℃以上時，停運其它熱源，保留基礎熱源進行供熱。

2）中期：-20℃≤室外氣溫≤-3℃，供熱時間約100 d。該供熱期間，啟動宏偉電廠和華能電廠2個熱源聯網運行，因其供熱時間長，為供暖期的主要運行時段。

第一時段，-10℃≤室外氣溫≤-3℃，循環流量9 400 t/h：當氣溫達到-3℃時，需要負荷361 MW（1 299 GJ/h），宏偉熱源不能滿足用熱需求，按經濟性原則，啟動華能熱源。為了滿足水力工況要

求，結合華能增壓泵間的最低流量，該階段熱網總循環流量為9 400 t/h。其中，宏偉熱源流量6 500 t/h，華能熱源2 900 t/h，流量比為2.24∶1。按照同質同溫的原則，為實現熱源溫度盡量一致，兩個熱源的供熱量比例應與流量匹配，熱量應為898 GJ/h和401 GJ/h。考慮到宏偉熱源的負荷調節范圍在950～1 250 GJ/h，華能的最低負荷為302 GJ/h，熱源的負荷分配調整為990 GJ/h和309 GJ/h。但宏偉熱源的溫度高于華能的溫度，兩網不能實現同溫度運行。因此，負荷的提升以華能熱源為主，當氣溫達到-5℃時，兩網供熱溫度相同，實行熱源同步調節。

第二時段，-15℃≤室外氣溫≤-11℃，循環流量11 000 t/h：該階段宏偉熱源流量保持在6 500 t/h，華能熱源流量增加到4 500 t/h。宏偉熱源的熱量調節在1 065～1 233 GJ/h，華能熱源的熱量調節在737～853 GJ/h，采取同溫同質的同步調節。

第三時段，-20℃≤室外氣溫≤-16℃，循環流量12 500 t/h：該階段宏偉熱源流量6 500 t/h，華能熱源流量增加到6 000 t/h。宏偉熱源的熱量分配為1122～1250GJ/h，華能熱源熱量分配為1036～1 203 GJ/h。兩個熱源基本達到滿負荷運行狀態，采取同溫同質的同步調節。

可以看出中期的3個時段，華能熱源的流量和熱負荷始終是在增加的，為了保證同質同溫調節，保持宏偉熱源的流量不變，熱負荷在調節范圍內進行同步調節。

3）高峰期：室外氣溫≤-21℃，供熱時間約30 d。此時宏偉熱源和華能熱源供熱負荷已經達到上限，需要啟動登峰燃煤鍋爐房，實現三個熱源的聯網運行。

當氣溫達到-21℃時，啟動登峰燃煤鍋爐房，實現三熱源聯網運行。此時，宏偉熱源和華能熱源流量保持不變，分別為6 500 t/h和6 000 t/h。而根據室外氣溫啟動3臺鍋爐，流量分為3個時段，即1臺爐（-21～-22℃），登峰熱源的循環流量1 000 t/h，2臺爐（-23～-24℃）登峰熱源的循環流量2 000 t/h，3臺爐（-25～-26℃）登峰熱源的循環流量3 100 t/h，熱網的總循環流量最高為15 600 t/h。登峰燃煤鍋爐房熱量調節范圍在177～532 GJ/h，宏偉電廠熱量同步調節范圍1 197～1 250 GJ/h，華能電廠熱量同步調節范圍1 105～1 177 GJ/h。

讓龍多熱源聯網供熱系統運行調節情況見表3，熱源供熱量隨室外氣溫變化曲線如圖1所示。

表3 讓龍多熱源聯網供熱系統運行調節情況Tab.3 The regulation table of multi-heat source combined in Ranglongheating system

圖1 熱源供熱量隨室外氣溫變化曲線Fig.1 The variation curve of heat supply with outdoor temperature

3 結語

1）科學、有效的運行調節方案是供熱運行的根本保證。運行調節方案為生產指揮提供了基礎保障，可以有計劃地組織生產運行，下達生產指令，保證平穩、安全運行，為生產運行和經濟調控提供了科學的指導，實現了由經驗型向科學化供熱的轉變。

2）完好的遠程自動控制系統是供熱調控的核心內容。實踐證明，熱力站的遠程自動控制是運行調節的關鍵環節，65座熱力站的流量調節可以一次性完成，實現熱源的高效供給。

3）完善的過程評價體系是供熱精細化管理的重要措施。一是要有齊全、完好的計量體系，計量是基礎，沒有水、電、熱的計量一切無從談起。二是實施生產計劃管理，將水、熱指標按月分解，剛性控制。三是實施供熱全過程的監控評價，建立以經濟運行方案、日報、周報、月報和年報為主要內容的全過程量化分析評價體系，實現供熱管理由粗放型向精細化轉變。

4）讓龍集中集中供熱系統多熱源聯網運行充分發揮了電廠熱電聯產優勢，最大限度減少了能源消耗，但仍存在一定的優化空間。一是當熱源需要通過點爐或機組投運來實現供熱負荷的調節時，供熱負荷發生跳躍性變化，出現熱量超供現象。二是電負荷對熱負荷影響大，華能是以電定熱，以風電定熱電。這種模式使供熱負荷存在一定的不確定性，當氣溫下降時，往往伴隨著大風，熱負荷需要增加，會出現以風電為主，不允許調整熱電增加熱負荷，不能實現按需供熱。三是熱網上區域截斷閥門不足，當宏偉或華能熱源故障及供熱管網出現故障時，不能在最合理的位置截斷管網，將出現大面積停暖，影響供熱質量。