淺談清潔能源氣電互補雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行設計與研究

何鵬

摘 要：由于空氣環(huán)境影響日益趨重，發(fā)展清潔能源應對氣候變化已是大勢所趨，目前國家對新能源的開發(fā)和研究力度在不斷增加，燃氣、水電、風電、太陽能等綠色能源在這幾年也得到迅速發(fā)展。本文將對兩種不同能源的熱源聯(lián)網(wǎng)運行的優(yōu)缺點進行了比較深入的分析研究，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行的特點，制定出具有針對性的改善措施，有助于促進雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行水平的不斷提高，對于從事相關(guān)工作的技術(shù)人員具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：氣電互補;雙熱源;聯(lián)網(wǎng)運行;智慧熱力管網(wǎng)

隨著城市建設規(guī)模的不斷擴大，集中供熱面臨的問題也越來越復雜。一是傳統(tǒng)燃煤鍋爐燃燒排放的煙塵等有害氣體聚集在空中不易向上擴散和稀釋，造成嚴重的空氣污染;二是政府大面積推廣“煤改氣”工程后，受制于燃氣供應量滿足不了供熱需求和天然氣價格逐步增長的趨勢等因素，單一熱源的供暖方式不得發(fā)生改變，導致其它清潔能源開始逐步推廣利用，風電作為能源的供暖就是其中之一。

為了確保氣、電兩種新能源的熱源能夠協(xié)調(diào)運行，就要對熱源的自有屬性和工況變化進行系統(tǒng)全面的分析研究，進而提出具有一定針對性的運行設計措施，為氣電互補雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行的安全平穩(wěn)進行提供可靠保障。

一、雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行分析

（一）聯(lián)網(wǎng)運行優(yōu)點分析

1、節(jié)能

近年來，我國新建風電裝機容量快速增長，但風電消納利用問題卻日益突出。在我國北方地區(qū)，風能資源豐富，特別是在冬季夜間時段風電的發(fā)電量大，但由于夜間用電負荷降低，風電與傳統(tǒng)火電機組的運行矛盾突出，風電被迫減少上網(wǎng)，甚至停止運行，造成大量“棄風”。為提高風能資源豐富地區(qū)的風電消納能力，緩解冬季供暖期間用氣困難，促進供熱能源利用清潔化，國家能源局要求有風電資源的城市開始在大型熱力管網(wǎng)中采用氣電互補雙熱源聯(lián)合供熱進行試點，政府將在用電上給予優(yōu)惠等政策。

正是政府的有意引導和政策上的優(yōu)惠，部分熱力企業(yè)開始以燃氣熱源為主導，風電熱源為輔助進行聯(lián)合集中供暖。根據(jù)熱力企業(yè)自身供暖運行工況等特點，選擇適合自身熱力管網(wǎng)的供暖方式。目前聯(lián)合供暖運行方式主要分為：蓄熱式電鍋爐系統(tǒng)和直供式電鍋爐系統(tǒng)。

大型熱力企業(yè)大多選用蓄熱式電鍋爐系統(tǒng)。優(yōu)點是充分利用夜間低谷電時段，在夜間輔助燃氣鍋爐供暖的同時將水加熱到一定的溫度，然后把熱水儲存在以氧化鎂為主的合成材料制成的大型儲壓罐中，在白天電網(wǎng)用電高峰時段，停止運行電鍋爐，然后將夜間儲存在儲壓罐中的熱量釋放出來聯(lián)合輔助燃氣鍋爐供給熱用戶使用，最大程度利用電熱能，缺點是設備一次性投入成本高，對建設面積要求也大。相比而言，對于資金和建設面積有困難的小型熱力企業(yè)，大多采用直供式電鍋爐系統(tǒng)。同樣利用夜間低谷電時段，直接加熱熱力管網(wǎng)中的水介質(zhì)，聯(lián)合輔助燃氣鍋爐一同供暖，缺點是沒有儲熱設備，白天時間無法輔助燃氣鍋爐進行聯(lián)合供熱，沒有最大程度利用夜間低谷電時段。

兩種方式的聯(lián)網(wǎng)運行具有更高的供熱效率，能對熱源進行科學合理的調(diào)度，將熱量損失控制在較低的范圍內(nèi)，進而有助于提高系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，起到較好的節(jié)能作用，避免不必要的熱能浪費，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。

2、提高整個供熱系統(tǒng)運行可靠性與安全性

熱力管網(wǎng)在實際運行過程中，由于其運行環(huán)境比較復雜，難免會受到外界各種不利因素的影響，這就會給管網(wǎng)的穩(wěn)定運行造成不小的阻礙，如果沒有及時采取有效的改善措施，長此以往，會給供熱企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。當采用單一的供熱方式，一旦其發(fā)生故障后，就會無法為管網(wǎng)提供熱源，這就會影響熱用戶的正常使用，而采用氣電互補雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行，即便是熱力管網(wǎng)中的某一熱源無法正常運行，另一熱源就能及時替代補充，確保熱力管網(wǎng)的穩(wěn)定運行，相較于單熱源供熱，整個供熱系統(tǒng)的可靠性和安全性能夠獲得不小的提升，能夠避免由于熱源故障而影響熱力管網(wǎng)的正常運行，進而能夠在一定程度上提高熱力管網(wǎng)的運行可靠性與安全性。

（二）聯(lián)網(wǎng)運行缺點分析

1、熱計量

在供熱過程中，需要對熱量進行科學合理的監(jiān)控與計量，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行科學合理的分析，進而能夠?qū)φ麄€供熱體系進行有針對性的調(diào)整，為供熱質(zhì)量提供可靠保障。當采用氣電互補雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行時，所采用的計量方式不盡相同，而且目前不少地區(qū)整個熱力管網(wǎng)系統(tǒng)并沒有一套完整的熱量計量分析監(jiān)控系統(tǒng)，這就導致無法獲取準確的供熱數(shù)據(jù)。

二、雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行的改善措施

（一） 完善計量系統(tǒng)，實現(xiàn)雙熱源供熱的一體化管理

為了能夠?qū)怆娀パa雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行過程中的熱量進行準確的計量，就要不斷完善計量系統(tǒng)，實現(xiàn)雙熱源供熱的一體化管理。對氣、電熱源總出口處的供回水溫度、流量進行實時的監(jiān)控，并且還要對連接換熱站的一、二級管網(wǎng)運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，建立一個系統(tǒng)的供熱基本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。同時，還要以此為基礎(chǔ)，逐漸構(gòu)建熱量監(jiān)控、計量、調(diào)節(jié)、分析以及存檔等多個功能為一體軟件平臺，供熱單位能夠通過平臺及時了解熱力管網(wǎng)的運行狀態(tài)，并采取有針對性的調(diào)控措施，為熱力管網(wǎng)的安全平穩(wěn)運行提供可靠保障。

（二）管網(wǎng)改造、構(gòu)建智慧熱力管網(wǎng)

當前，不少城市的供熱系統(tǒng)為老舊管網(wǎng)，結(jié)構(gòu)形式大多為樹狀結(jié)構(gòu)。其在實際的調(diào)節(jié)過程中存在一定的弊端，這就會給聯(lián)網(wǎng)運行造成一定的阻礙，并且隨著城市的進一步發(fā)展，供熱范圍還會逐漸增加，會有更多的小區(qū)進入到供熱范圍內(nèi)，因此，需要對部分熱力管網(wǎng)進行一定的改造升級和樹狀結(jié)構(gòu)改造成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

針對老舊熱力管網(wǎng)的升級改造，首先是擴大供熱管道管徑;其次是施工工藝，直埋熱力管網(wǎng)推薦采用無補償設計，該技術(shù)可以大量減少管道中補償器的設置，既能有效減少熱力管網(wǎng)中的薄弱環(huán)節(jié)與故障點，又能同時降低熱損耗;第三是采用泄漏報警系統(tǒng)技術(shù)，主要用于監(jiān)測熱力管網(wǎng)運行時是否發(fā)生泄漏事故，在何處泄漏，以便在最短的時間內(nèi)迅速進行處理，以保證隨時掌握管道的實時運行工況，保障供熱管網(wǎng)系統(tǒng)安全可靠運行，同時及時處理泄漏事故，也可避免特殊情況下發(fā)生大量的熱力損耗。

將部分樹狀結(jié)構(gòu)熱網(wǎng)改造成環(huán)狀結(jié)構(gòu)熱網(wǎng)，有助于將事故損失限制在合理的范圍內(nèi)，并且還能在一定程度上減小熱力管網(wǎng)比摩阻，增加各換熱站的資用壓頭，對于提高熱力管網(wǎng)系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性也具有一定的實際意義。但是并不是所有的供熱系統(tǒng)都能進行樹改環(huán)，在進行改造前，需要對熱力管網(wǎng)系統(tǒng)進行系統(tǒng)全面的分析研究，優(yōu)先選擇經(jīng)濟效益高的熱力管網(wǎng)系統(tǒng)進行升級改造，充分發(fā)揮氣電互補雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行的優(yōu)勢，進而提高熱力管網(wǎng)的穩(wěn)定性和熱效率。

三、結(jié)語

總而言之，雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行已經(jīng)成為供熱未來的發(fā)展趨勢，相較于單一的熱源而言，采用氣電互補雙熱源具有更好的供熱效率，而且還能夠為熱力管網(wǎng)帶來更高的安全性和穩(wěn)定性。因此，通過對氣電互補雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行的優(yōu)缺點進行系統(tǒng)全面的分析研究，結(jié)合熱力管網(wǎng)運行的實際要求，采取具有一定針對性的改善措施，為氣電互補雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行的順利進行建立良好的基礎(chǔ)，進而促進雙熱源聯(lián)網(wǎng)運行質(zhì)量的不斷提高，從而為供熱單位帶來良好的經(jīng)濟效益。

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