多熱源聯網供熱運行期間存在的主要問題和運行調節方案

付悅

（太原市熱力集團有限責任公司，山西太原 030001）

0 引言

目前，國外多熱源聯網供熱領域已經有了較為成熟的技術，尤其是北歐國家已經形成了相當的規模，而我國的多熱源供熱聯網的嘗試則起步于20 世紀80 年代[1-3]，在部分北方大城市運行，并在技術上取得了一定的進展。目前，多熱源聯網供熱已經成為供熱領域的大勢所趨。城市規模的不斷擴大，城市經濟水平的持續提升，能源供應的越發緊張，這就需要對多熱源聯網供熱有更多的探索和應用[4-9]。

1 多熱源聯網供熱的優勢和主要問題

多熱源聯網供熱就是指在一個供熱系統當中存在較多數量的熱源，這些熱源共同使用一個管網[10]。我國集中供熱發展較晚，且目前主要集中于大中型城市，很多小城市及鄉鎮則仍然沒有普及，無法適應用戶的取暖需要。因而為了適應民生需求、對供熱結構進行優化[11-14]，因而多熱源聯網供熱在目前的供熱體系中得到了一定的重視。

1.1 多熱源聯網供熱的優勢

多熱源聯網供熱最大的優勢就是減少資源和能源的浪費，更加充分地利用熱能，以節約能源，讓系統供熱質量得到提升，其優勢具體表現在以下4 點。

（1）可以讓整個集中供熱系統的安全可靠性得到提升。在傳統的單熱源集中供熱系統當中，如果發生事故，導致無法供熱[15-16]，則會導致供熱網絡陷入癱瘓，而對于多熱源供熱系統而言，可以在其他熱源增加供熱量來確保用戶的供暖質量不會下降，在故障熱源維修完畢后，即可讓其他熱源恢復正常運行。因而多熱源聯網供熱系統的安全性和可靠性相比傳統的單熱源供熱系統而言得到了極大的提升，促使多個熱源之間可以實現相互替代和協調。

（2）可以更為靈活地調整多個熱源。在多熱源供熱體系當中，不同的熱源供熱情況都可以進行動態化調整，讓熱源效率得到提升，以節約能源。集中供熱系統當中的每個熱源都可以結合本地區的氣候特點和熱負荷延續時間圖來對現有的供熱方案進行調整[17]。采暖期各個熱源都在較長時間內處于部分負荷狀態下運行，在能夠適應用戶采暖需求的基礎上，可以盡量讓高效熱源滿負荷運行，來延長供熱時間，并且適當降低低效能熱源的供熱量，以達到節約能源的效果。

（3）可以讓供熱系統水力工況穩定性得到進一步提升。由于很多城市的供熱管網的面積較大，而多數熱網采用的是環狀管網將各個熱源連接起來從而實現供熱功能。在聯網供熱的技術之歘小，由于熱網比摩阻處于較低水平，同時各個換熱站的壓頭較大，這也給水力工況的穩定性提供了一定的保障。

（4）對于集中供熱系統的長期發展有積極作用是。由于熱電廠屬于大型設施，有著較長的建設時間，并且初期投資較大，因而可以在初期建立多個區域鍋爐房以提高供熱效率，在熱用戶增加供熱面積需求之后，即可將熱電廠、區域鍋爐房共同納入到聯網供熱體系當中，從而節約成本。與此同時，包括地熱、太陽能以及垃圾焚燒熱能在內新能源的規模不斷擴大，多熱源聯網供熱也可以吸納多種能源。

1.2 多熱源聯網供熱存在的問題

在上文分析中探討了多熱源聯網供熱的技術優勢，但是實際上和單熱源供熱系統相比，多熱源聯網供熱系統的結構更加復雜，這種供熱形式的問題主要在以下4 個方面得到體現：①負荷難以合理分配；②各個熱源的協調啟動需要配合；③調解方案不易選擇；④多熱源位置的選定困難。

2 多熱源聯網供熱原則分析

多熱源聯網供熱系統的設計和運行工作，其管網有著更加復雜的結構和分布，因而水力、熱力以及調節工況也變得更加復雜，舉例來說，多熱源聯網供熱系統的管網當中就存在水力平衡點，同時多點補水、多點定壓也有著一定的技術難度，所以應當在工程設計和運行的過程中計算供熱系統能夠輸出的熱能總量、系統內不同區域的流量分配，從多個方面來組合論證優化方案，從而讓聯合供熱系統的安全可靠性優勢得到發揮。具體來說，多熱源聯網供熱系統的設計和運行過程中應當遵循以下原則。

（1）可以在熱電廠和外置區域鍋爐房聯合供熱系統設計環節，就直接完成運行方案的選定，例如可以采用直連、間連或直接混水的方式進行供熱；供熱調峰的過程中，熱電廠主熱源也需要和外置調峰鍋爐房之間選擇具體的運行方式；在供熱調節方面，則可以結合實際情況選擇調節形式，也可以將多種調節形式結合起來。例如質調節是指改變網絡供水溫度，而量調節則是調整管路水流量。

（2）熱電廠和供熱外網無論是設計還是運行，都需要采取經濟技術來進行調整。多熱源供熱系統結構當中，管網設計水平直接決定系統運行能力，在管徑計算和管網當中需要關斷閥門，并且在中級加壓泵的參數方面的選擇也直接影響到后續的運行和調度工作。管網的GG 髯口需要適應系統工況、調節工況的水利需求，在一般情況下，需要按照最不利的環路來對管徑進行計算，從而確定循環水泵參數。

（3）應當在熱源負荷分配方面來調整運行方案，經由比較和分析，來實現多角度優化。不同熱源之間的協調運行需要遵守如下原則：需要采取各種手段來保證各個熱源進出口供回水溫度一直，例如調整燃燒強度、控制閥門開度、增減水泵運行頻率以及開關調峰熱源運行臺數等等。以負荷變化為基礎來控制供熱調節的過程中，需要保證主熱源和調峰熱源的溫度調節曲線的一致性。總體上來看，供熱系統的調節有兩個類型，分別是從水力工況和熱力工況這兩個方面進行調節，前者是指通過運行方案的調整來實現系統流量平衡，后者則是指通過水利調節、供回水溫度的調節來讓熱量平衡得到保證，從而實現理想工況，達到供熱需求。

（4）在計算聯合供熱系統網路水利的過程中，需要分析不同熱源投入順序、工況，并分別計算不同運行工況的水利情況。在不同的運行方案當中，應當校核、計算管網循環水泵揚程、流量等數據，從而分析輸配管網的可靠性，在適應管網水力工況需求和水利平衡的條件之下，供熱系統管網循環水泵應當應用變頻泵設備，從而在最大程度上控制循環水泵輸送能耗，以節約成本。

（5）要盡可能提高供熱系統自動化水平，這樣才能進一步控制成本。

3 集中供熱系統運行調節方案

3.1 運行調節控制中要遵循的原則

3.1.1 全網集中調控

各個熱源負荷分配和拳王水利和熱工情況的調整需要嚴格遵守集中供熱指揮部的命令，管理和運行人員需要對于系統符合需求進行整體考慮，并且以各個階段熱源鍋爐房的啟運情況，對熱源負荷進行分配。

3.1.2 擇優投運

通過計算來對每個熱源的運行效率進行估測，并結合各個能源在供給單位熱能所需的燃料成本，來選擇投運的熱源，舉例來說，可以結合系統水利工況布局、鍋爐房熱效率來靈活調整每個熱源的負荷量。一般來說，在熱源投運優先級方面，首先是電廠，其次是燃氣，最后則是燃煤，在采暖之處要盡量動用熱場電量，中期加入燃氣鍋爐房，最后則運用燃煤鍋爐房補充熱源以適應高峰期需求。

3.1.3 質量綜合調節

供熱初期和供熱末期的供熱負荷較小，因而系統可以應用分階段改變流量的質調節，而在供暖高峰時間段則應用熱量調節方法，也就是確保各個熱源水溫保持一致，結合運行負荷來選擇最合適的運行流量加以匹配。與此同時，也需要避免質調節當中由于供熱半徑過高而導致出現的調節滯后性。

3.1.4 回水定溫控制

回水定溫控制需要參照多方面因素，例如熱力站設施類型、散熱器類型、建筑外墻墻體保溫能力等，從而形成一套完整的熱力站室外溫度、回水溫度運行表，通過熱網流量的調節來對二級網回水溫度進行控制，以確保二級網供熱系統即便在最不利的環路情況下可以正常運轉。

3.2 確定運行方案

3.2.1 確定熱負荷總量

應用分類統計的方式，確定用熱設施的主要供熱面積，從而對各個熱力站綜合熱指標進行測算，并且結合系統存在的流程缺陷、墻體保溫情況和散熱器形式來修正運行情況，確保各項熱指標能夠作為負荷計算的依據目前某地供熱系統供熱總面積為1345.21 萬m2，熱指標為70W/m2，熱源供熱總供熱負荷為1000MW，因而足夠供熱使用。

3.2.2 分配熱源負荷

供熱指揮部門需要結合室外溫度來對系統整體負荷需求進行計算，之后參照風速和日照情況來進行細微調整，結合系統運行負荷表來對熱源負荷進行調整。

3.2.3 調節熱力站運行

熱力站運行調節工作當中，需要從多個角度來衡量熱力站設施的實際情況，例如功能、散熱器形式以及樓體保溫等等，之后結合散熱器形式來劃分熱力站的類別，分別是翅片散熱器、四柱散熱器以及地熱采暖；而結合設施功能，則可以將工業區熱力站分為兩個類別，分別是辦公工業區和和廠區工業區，對于這些不同類型制定出適應的室外溫度、回水溫度對照表，對以及王迅換流量進行調節，同時控制二級網回水溫度。

3.3 水工調節

水工調節的目標在于在不同調節工況下也能實現流量平衡和壓力平衡，具體包括以下步驟。

3.3.1 制定年度運行方案

結合既往本地區的氣候資料，確定初寒、寒冷和嚴寒時期，從而確定各個熱源的運行時間，以及鎖定供熱符合數量和相應時間下啟運機組的數量。在此基礎上確定循環泵和增壓泵的運行方案。上述方案的確定應當用調度程序軟件來進行。

3.3.2 調節系統工況

調節系統工況，從而讓其按照固定的水力匯交點運行，這也是系統流量平衡當中的關鍵環節。由于只有水力匯交點調整到預定位置，才能確保系統按照計劃完成分割。在這種情況下，各個熱源和熱用戶都在總循環流量上達到了工序平衡。但是這就需要在這一部操作開始之前確保系統定壓達到正常水平。

4 結語

綜上所述，多熱源聯網供熱系統當中，由于同時接入的熱源數量較多，從而讓系統供熱的安全性、穩定性得到了保障，同時也有助于降低供熱成本，即便是某個單獨熱源出現故障，系統整體供熱也會受到影響。但是多熱源聯網供熱有著較大的前期投資，同時運行管理難度較大，這就給運營管理人員出了更高的技術要求，需要結合當地實際情況確定熱負荷，并對系統工況進行靈活調整，從而提高供熱效果、節約供熱成本。