[发明专利]一种蓄热调峰的集中供热系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用分布式蓄热的手段，增强末端的自适应性能、简化控制流程，实现高效、低成本运行的集中供热系统和方法。属于集中供热系统设计和控制的技术领域。

背景技术

随着中国供热计量改革的不断开展，供热系统的系统结构发生了很大的变化。为适应这种结构变化，对于系统的调控能力和自动化程度都提出了很高的要求。

供热计量改革的一个主要目标就是节能，在这样的大前提下，对集中供热系统的而言，就是要实现两点：热源“按需供热”、热用户“按需用热”。

按需供热，简单说就是热源根据实际的用热需求供给热量，同时各级热网都尽可能采取“大温差、小流量”的运行模式。这样供热系统的运行能耗就会得到较好的控制。

按需用热，换言之就是要“热尽其用”，其最终目的在于降低系统总热负荷。按需用热主要体现在以下两个方面：

1．消除“过热户”，在保证系统中各终端用户的舒适性的同时降低实际的总热负荷；

2．通过“行为节能”，即尽可能减少对于无用热需求的时段和区域的供热，“行为节能”的可行性与供热计量的成败有密切的关系。

现有的集中供热系统也经历了从恒流量系统到变流量系统的转变。随着供热计量改革的不断开展，以变流量系统为基础产生了很多节能运行方法和措施。（详见参考资料1中的平衡调节方法分类表）

但实际上，集中供热系统是一个具有很大惯性的系统，而“行为节能”却对系统的灵活性提出了很高的要求。现有的集中供热系统对于“行为节能”的支持是比较有限的，当末端人为调节的幅度变大时，系统的运行成本并不能同步降低。如参考资料2中的“管网负荷日线图”所述，负荷形态呈驼峰状，并可以看出分户计量后的峰谷波动幅度明显大于分户计量前。

由于“水泵功率与水泵流量的立方成正比”，在变流量系统中热量输配系统的消耗相对偏高。

例如，以恒定的流量输送热能，输送热量Q对应消耗循环泵电量E；

如果，一半时间负荷为平均负荷的1.5倍，另一半时间负荷为平均负荷的0.5倍，

此时，采用变流量系统输送热能，则输送热量Q对应消耗循环泵电能比例为

(0.5³)/2+(1.5³)/2=1.75倍,即需要多消耗75%的电能；

如果，一半时间负荷为平均负荷的1.3倍，另一半时间负荷为平均负荷的0.7倍，

此时，采用变流量系统输送热能，则输送热量Q对应消耗循环泵电能为

(0.7³)/2+(1.3³)/2=1.27倍,即需要多消耗27%的电能；

以上仅是标准工况下电能的消耗，变流量系统或多或少会造成系统的水力失调或热力失调。因为各个节点的回水温度会随着末端负荷的波动而产生变化，导致实际的运行效率偏低。

当平均进回水温差比预设的进回水温差缩小10%的时候（按进回水温差20度计算，进回水温差偏差10%则为18度），则输配系统实际消耗的电能比例为1.1³=1.331倍,即需要多消耗33.1%的电能；

当平均进回水温差比预设的进回水温差缩小20%的时候（按进回水温差20度计算，进回水温差偏差20%则为16度），则输配系统实际消耗的电能比例为(1.2³)=1.728,即需要多消耗72.8%的电能。

实际系统运行过程中，进回水温差的偏差经常超过20%甚至更多,因此水力失调或热力失调导致的输配系统能耗上升是很严重的。虽然有一些手段可以降低系统的水力失调或热力失调，但这些方法都会增加系统的复杂度、并且调节效果也并非十分理想。

现有的集中供热系统的主要问题：

1、现有系统中，从热力网到末端形成联动的循环，互相干扰、调节困难。

2、采用热计量收费后，“行为节能”导致末端负荷的波动性增大，热网反应能力滞后、热力输配成本偏高；

3、如采用通断时间面积法，难以实现分室控温、并且当用户私自改装末端散热器时，既影响系统的稳定性也影响计量的公平性；（详见参考资料4）

4、末端存在偷水、漏水现象，严重影响系统的稳定运行，且增加运行成本。

参考资料：

1．供热系统平衡性调节分析高向升张子君宋立轩区域供热2012.6期

2．论供热计量的推广与供热管网运行许维波区域供热2011.6期

3．通断时间面积法的应用状况和应用中的主要问题刘兰斌、江亿、付林