【摘 要】
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蓄热技术在供热系统中的应用日益增多,但随着供热管网规模的扩大,集中式蓄热调节的时滞效应大、灵活性差等缺点逐渐显现。对此,有学者提出将蓄热罐放置在换热站的分布式蓄热系统,分布式蓄热可以对负荷变化进行更加快速的反应,更容易实现供需平衡和动态调控。目前国内外学者对分布式蓄热系统的研究还处于起步阶段,为了充分发挥分布式蓄热系统在平衡水力工况、节约电耗、热耗的优势,本文对其蓄热容量和二次网侧供热管网调节方法
【基金项目】
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国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目“基于数字孪生的供热系统全网动态优化及低碳智慧调控关键技术研究(2021YFE0116200)”; 中央高校基本科研业务费资助项目“基于深度学习的供暖房间动态热响应规律及室温优化调控研究DUT21JC32”;
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蓄热技术在供热系统中的应用日益增多,但随着供热管网规模的扩大,集中式蓄热调节的时滞效应大、灵活性差等缺点逐渐显现。对此,有学者提出将蓄热罐放置在换热站的分布式蓄热系统,分布式蓄热可以对负荷变化进行更加快速的反应,更容易实现供需平衡和动态调控。目前国内外学者对分布式蓄热系统的研究还处于起步阶段,为了充分发挥分布式蓄热系统在平衡水力工况、节约电耗、热耗的优势,本文对其蓄热容量和二次网侧供热管网调节方法进行优化研究。本文还将可再生能源与分布式蓄热系统相结合,既提高了可再生能源并网和消纳能力,又实现了低碳供热。首先本文根据我国集中供热系统特点和参数确定了分布式蓄热系统应从一次网蓄热向二次网放热,分布式蓄热罐与供热管网的连接方式为:与一次网直接连接,与二次网间接连接,并提出了分布式蓄热系统的蓄放热策略。其次采用De ST软件对某实际供暖小区进行模拟,确定了整个供暖季的热负荷数据,并以此为基础提出了热源供热量的确定方法,通过计算得到该小区按最大蓄热需求计算的分布式蓄热罐容量为304m~3;然后基于TRNSYS建立了该小区的分布式蓄热系统仿真模型,选择动态费用年值作为优化函数对分布式蓄热罐容量进行优化,最终确定蓄热罐最优容量为244m~3,与最大容量相比减少20%,减小了蓄热罐的占地面积,更有利于分布式蓄热罐在实际工程中的应用。在此基础上将分布式蓄热罐与二次网分布式变频调节相结合,明确了此系统的设计及运行调度策略;并将此系统应用于济南市一个住宅小区,设计了工频泵加阀门调节以及变频泵加阀门调节两种方案与其对比;最后应用Flowmaster软件对三种二次网运行方案进行模拟,对水力工况、电耗及热耗情况进行定量分析。模拟结果显示,与分布式蓄热结合的二次网分布式变频供热系统相比工频泵加阀门调节的节电率为25.81%、节热率为26.87%;相比采用变频泵加阀门调节的节电率为12.06%、节热率为1.35%;从水力工况来看,与分布式蓄热结合的二次网分布式变频供热系统水力失调度变化范围为0.98到1,水力稳定性好,能更好地实现变流量调节,各用户的热量基本可以做到按需供给。最后提出将分布式蓄热系统与可再生能源相结合,在满足供热调峰和低碳供热的同时,又能实现精准供热。根据风能及太阳能本身的特点,确定了可再生能源与分布式蓄热结合的多种系统形式,并对各系统的运行策略进行了探讨。
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