1、集中供熱系統調峰方式研究集中供熱系統調峰方式研究 張群力張群力 北京建筑工程學院北京建筑工程學院 目錄目錄 1.1. 應用背景應用背景 2.2. 應用形式及其特點應用形式及其特點 3.3. 技術經濟性分析技術經濟性分析 4.4. 結論結論 2/25 1 1 應用背景應用背景 l 集中熱源與分散熱源配置需要優化 l 城市熱網供熱率低，城市熱網供熱率低，30%30%；目前城市熱網供熱面積約；目前城市熱網供熱面積約1.51.5億億m m2 2； l 天然氣供熱用量較大，天然氣供熱用量較大，4040億億m m3 3； l 城市熱網周邊分布著大量燃煤、燃氣鍋爐房，供熱面積約城市熱網周邊分布著大量燃煤、燃

2、氣鍋爐房，供熱面積約2 2億億m m2 2； l 初末寒期，城市熱網供熱能力存在富裕。熱網周邊大量燃氣鍋爐開初末寒期，城市熱網供熱能力存在富裕。熱網周邊大量燃氣鍋爐開 始耗氣采暖；始耗氣采暖； l 一次網側集中設置調峰熱源，一次網在初末寒期也存在輸熱能力富一次網側集中設置調峰熱源，一次網在初末寒期也存在輸熱能力富 裕的現象。裕的現象。 北京重型電機廠 集中供暖鍋爐房 科豐熱力供應中心 西羅園供暖分公司 嘉園供熱廠 翠林小區鍋爐房 科利源熱電有限公司 魯谷鍋爐房 9 2 11 寶能熱力永泰小區鍋爐房 西三旗熱力廠 南小營供熱廠 北建工鍋爐壓力容器工程公司 實創熱力 松榆里供熱廠 花家地供熱廠 北

3、京正東電子 望京藍天供熱中心 冠城熱力鍋爐房 雙榆樹供暖所 翠微南里鍋爐房 二里莊鍋爐房 西二旗小區鍋爐房 科學園 華辰熱力廠 北小營熱力廠 芍藥居供熱服務中心 北京市三元熱能中心 六里屯供熱廠 晨光家園供熱廠 甘露園供熱廠 管莊京通新城 華威聯建供熱廠 虎城小區供熱服務中心 青塔鍋爐房 韓莊子鍋爐房 望園鍋爐房 太平橋供暖分公司 玉林供暖分公司 豐臺區角門鍋爐房 西馬物業 石榴園供熱有限公司 青塔鍋爐房 平原里危改小區鍋爐房 廣外供熱廠 西開華辰物業管理中心 分散鍋爐房 熱電廠 0 10 20 30 40 50 60 11月 12月 1月 2月 3月 負荷（W/m2） 熱電廠替代燃煤或 燃氣

4、鍋爐的潛力 存在的問題存在的問題 l 城市集中供熱管網在初末寒期間的供熱能力出現富余，在城市集中供熱管網在初末寒期間的供熱能力出現富余，在 采暖季大部分時間內熱電廠未能實現滿負荷供熱運行，熱采暖季大部分時間內熱電廠未能實現滿負荷供熱運行，熱 網輸送能力過剩。網輸送能力過剩。 l 初末寒期間，現有的熱電廠熱源處于部分負荷狀態運行，初末寒期間，現有的熱電廠熱源處于部分負荷狀態運行， 造成供熱能力過剩，與此同時燃氣鍋爐房開始大量消耗天造成供熱能力過剩，與此同時燃氣鍋爐房開始大量消耗天 然氣供熱。造成優質天然氣資源的大量消耗，供熱成本增然氣供熱。造成優質天然氣資源的大量消耗，供熱成本增 加。加。 l

5、利用燃氣進行集中調峰方式的輸配能耗和管網熱損失要大利用燃氣進行集中調峰方式的輸配能耗和管網熱損失要大 于分散式燃氣調峰方式。采用分布式燃氣調峰方式可以降于分散式燃氣調峰方式。采用分布式燃氣調峰方式可以降 低燃氣集中調峰方式中城市管網的輸配能耗和熱損失。低燃氣集中調峰方式中城市管網的輸配能耗和熱損失。 4/25 解決途徑解決途徑 將既有的城市集中供熱熱源與分布其周邊的優質燃煤燃氣將既有的城市集中供熱熱源與分布其周邊的優質燃煤燃氣 鍋爐供熱資源整合在一起鍋爐供熱資源整合在一起； 將原有的分布式熱源的供熱用戶納入到城市集中供熱體系將原有的分布式熱源的供熱用戶納入到城市集中供熱體系 中中； 在初末寒期

6、利用集中熱源為原有的集中熱用戶和分散熱用在初末寒期利用集中熱源為原有的集中熱用戶和分散熱用 戶提供基礎供熱負荷。戶提供基礎供熱負荷。 當嚴寒期集中熱源不能滿足所有用戶供熱需求時，啟動集當嚴寒期集中熱源不能滿足所有用戶供熱需求時，啟動集 中熱網周邊的分布式燃煤燃氣熱源中熱網周邊的分布式燃煤燃氣熱源作為調峰熱源作為調峰熱源。 5/25 2 2 分布式調峰供熱方式研究分布式調峰供熱方式研究 2.1 分布式調峰供熱方式應用形式 l 在熱力站二次側設置小型燃氣鍋爐，作為調峰熱源，與集在熱力站二次側設置小型燃氣鍋爐，作為調峰熱源，與集 中熱網聯合運行；中熱網聯合運行； l 集中熱源僅承擔采暖的基礎負荷。集

7、中熱源僅承擔采暖的基礎負荷。 燃煤燃氣獨立供熱方式燃煤燃氣獨立供熱方式分布式調峰供熱方式分布式調峰供熱方式 2.2 分布式調峰供熱方式特點 l提高集中熱源滿負荷利用時間。可大幅度降低供熱能耗提高集中熱源滿負荷利用時間。可大幅度降低供熱能耗 和成本；和成本； l提高一次網的滿負荷運行時間，使已有一次管網承擔更提高一次網的滿負荷運行時間，使已有一次管網承擔更 多采暖面積；多采暖面積； l熱網運行調節簡單，易于實現快速調節，按不同熱力站熱網運行調節簡單，易于實現快速調節，按不同熱力站 需要供熱。需要供熱。 換熱站集中供熱系統 熱源 用戶 燃 氣 鍋 爐供熱 130 7060 85 60 用戶 85

8、換熱站 集中熱源 用戶 調峰熱源130 70 85 60 換熱站集中供熱系統 熱源 用戶 調 峰 鍋爐 130 70 85 60 燃煤燃氣獨立供燃煤燃氣獨立供 熱運行方式熱運行方式 燃煤燃氣聯合運燃煤燃氣聯合運 行集中調峰方式行集中調峰方式 燃煤燃氣聯合運燃煤燃氣聯合運 行分布式式調峰行分布式式調峰 方式方式 供熱資源整合前后的供熱負荷曲線供熱資源整合前后的供熱負荷曲線 初末寒期：初末寒期： 減少分散熱源的供熱能力；降低天然氣的消耗；減少分散熱源的供熱能力；降低天然氣的消耗； 提高集中熱源的供熱能力；降低供熱成本；提高集中熱源的供熱能力；降低供熱成本； 嚴寒期：嚴寒期： 啟動分散熱源作為調峰熱

9、源。啟動分散熱源作為調峰熱源。 8/25 分散鍋爐房 熱電廠 0 10 20 30 40 50 60 11月 12月 1月 2月 3月 負荷（W/m2） 分散鍋爐房 熱電廠 0 10 20 30 40 50 60 11月 12月 1月 2月 3月 負荷（W/m2） 燃煤、燃氣獨立供熱方式燃煤、燃氣獨立供熱方式分布式調峰供熱方式分布式調峰供熱方式 3 技術經濟性分析 參考方式對比方式對比方式 初投資獨立運行方式集中調峰方式分布調峰方式 采暖面積，萬m2104.7100.0104.7 燃煤鍋爐，MW292929 燃氣鍋爐，MW212121 一次網，萬m25810058 熱力站，MW295029 二

10、次網，萬m2104.7100104.7 9/25 集中熱源和調峰熱源的裝機容量相同；集中熱源和調峰熱源的裝機容量相同； 與獨立供熱方式相比，由于存在一次網熱損失，集中調峰與獨立供熱方式相比，由于存在一次網熱損失，集中調峰 供熱方式的供熱面積變小；供熱方式的供熱面積變小； 與獨立供熱方式相比，分布式調峰供熱方式的供熱面積不與獨立供熱方式相比，分布式調峰供熱方式的供熱面積不 變。變。 3.1 案例分析工況設定 （1 1）不同供熱方式的延時負荷曲線）不同供熱方式的延時負荷曲線 相同的裝機容量下，同集中調峰供熱方式相比，分布式調相同的裝機容量下，同集中調峰供熱方式相比，分布式調 峰供熱方式可以避免調峰

11、熱源在一次網環節的熱損失，基峰供熱方式可以避免調峰熱源在一次網環節的熱損失，基 礎熱源的使用時間更長，供熱能力更大。礎熱源的使用時間更長，供熱能力更大。 10/25 燃煤、燃氣獨立供熱方式燃煤、燃氣獨立供熱方式分布式調峰供熱方式分布式調峰供熱方式 （2 2）不同供熱方式的燃煤鍋爐負荷和燃氣鍋爐負荷）不同供熱方式的燃煤鍋爐負荷和燃氣鍋爐負荷 與燃煤和燃氣供熱鍋爐獨立運行方式相比，燃煤和燃氣供熱鍋爐聯合與燃煤和燃氣供熱鍋爐獨立運行方式相比，燃煤和燃氣供熱鍋爐聯合 運行方式中承擔調峰的燃氣鍋爐負荷使用時間顯著降低，承擔基礎負運行方式中承擔調峰的燃氣鍋爐負荷使用時間顯著降低，承擔基礎負 荷的燃煤鍋爐使

12、用時間顯著增加。荷的燃煤鍋爐使用時間顯著增加。 聯合運行方式中，與集中調峰供熱方式相比，分布式調峰方式中承擔聯合運行方式中，與集中調峰供熱方式相比，分布式調峰方式中承擔 基礎負荷的燃煤鍋爐的使用時間更長些。基礎負荷的燃煤鍋爐的使用時間更長些。 11/25 不同供熱方式燃氣鍋爐供熱負荷不同供熱方式燃氣鍋爐供熱負荷不同供熱方式燃煤鍋爐供熱負荷不同供熱方式燃煤鍋爐供熱負荷 （3 3）不同供熱方式的一次網和二次網運行溫度）不同供熱方式的一次網和二次網運行溫度 與集中調峰供熱方式相比，分布式調峰供熱方式在初末寒與集中調峰供熱方式相比，分布式調峰供熱方式在初末寒 期的一次網供水溫度較高，一次網在初末寒期的

13、供熱能力期的一次網供水溫度較高，一次網在初末寒期的供熱能力 較大，一次網的熱輸送能力得到充分利用；較大，一次網的熱輸送能力得到充分利用； 分布式調峰供熱方式的二次網的供水溫度較低，需要經過分布式調峰供熱方式的二次網的供水溫度較低，需要經過 調峰熱源再熱達到用戶供熱需求。調峰熱源再熱達到用戶供熱需求。 12/25 不同供熱方式的一次網溫度曲線不同供熱方式的一次網溫度曲線 不同供熱方式二次網溫度曲線不同供熱方式二次網溫度曲線 3.2 3.2 節能性分析節能性分析 設計工況下，燃煤鍋爐與燃氣鍋爐獨立運行方式與燃煤鍋爐與燃氣鍋爐分設計工況下，燃煤鍋爐與燃氣鍋爐獨立運行方式與燃煤鍋爐與燃氣鍋爐分 散調峰

14、方式的一次能源利用效率相同。散調峰方式的一次能源利用效率相同。 由于燃氣集中調峰鍋爐存在一次網供熱損失，其一次能源利用效率較低。由于燃氣集中調峰鍋爐存在一次網供熱損失，其一次能源利用效率較低。 在整個采暖季，聯合供熱方式中分布式調峰供熱方式的單位面積供熱能耗在整個采暖季，聯合供熱方式中分布式調峰供熱方式的單位面積供熱能耗 最低。最低。 13/25 設計工況下不同供熱方式的設計工況下不同供熱方式的 一次能源利用效率一次能源利用效率 整個采暖季單位面積耗熱量整個采暖季單位面積耗熱量 3.2 節能性分析 l 在相同熱源設備安裝容量下，相同的調峰系數下：在相同熱源設備安裝容量下，相同的調峰系數下： l

15、 相對于燃煤和燃氣鍋爐獨立運行方式，燃煤與燃氣聯合運行方式具有較大的相對于燃煤和燃氣鍋爐獨立運行方式，燃煤與燃氣聯合運行方式具有較大的 節能優勢；節能優勢； l 相對于集中調峰方式，分布式調峰方式的節能優勢更大些；相對于集中調峰方式，分布式調峰方式的節能優勢更大些； l 分布式調峰供熱方式的供熱能耗最低，增加耗煤量，減少耗氣量；分布式調峰供熱方式的供熱能耗最低，增加耗煤量，減少耗氣量； 整個采暖季不同供熱方式消耗的燃料量整個采暖季不同供熱方式消耗的燃料量 3.3 3.3 經濟性分析經濟性分析 在聯合運行方式中，與集中調峰供熱方式相比，分布式調在聯合運行方式中，與集中調峰供熱方式相比，分布式調 峰供熱方式的年運行費更低。峰供熱方式的年運行費更低。 15/25 不同供熱方式年運行費（折舊期不同供熱方式年運行費（折舊期20年）年） 結論 l相對于燃氣鍋爐集中調峰供熱方式，采用燃氣鍋爐分布式相對于燃氣鍋爐集中調峰供熱方式，采用燃氣鍋爐分布式 調峰供熱方式調峰供熱方式具有如下優點：具有如下優點： l可可提高提高承擔基礎供熱負荷的承擔基礎供熱負荷的燃煤鍋爐燃煤鍋爐的的滿負荷運行小時數滿負荷運行小時數 ，可，可提高燃煤鍋爐的供熱效