综合智慧能源 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (12): 20-28.doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2023.12.003
刘媛媛1(), 刘芳芳2, 贾天翔1, 韩昭3, 商永强1, 姜曙4
收稿日期:
2023-07-17
修回日期:
2023-10-23
出版日期:
2023-12-25
作者简介:
刘媛媛(1989),女,工程师,硕士,从事地热能利用、综合智慧能源系统方面的研究,liuyuanyuan@chec.com.cn。
基金资助:
LIU Yuanyuan1(), LIU Fangfang2, JIA Tianxiang1, HAN Zhao3, SHANG Yongqiang1, JIANG Shu4
Received:
2023-07-17
Revised:
2023-10-23
Published:
2023-12-25
Supported by:
摘要:
“双碳”目标下,通过可再生能源和综合能源系统实现清洁供暖(冷)是拓展现有供热能力、解决供暖(冷)民生需求、实现建筑节能减排的重要途径。以我国北方某商住园区综合能源供暖(冷)项目为研究对象,依次开展项目负荷分析、区域资源分析和冷热源优化分析,提出2种“集中热网+可再生能源”综合能源供暖(冷)方案。通过装机方案和运行经济性对比分析,结果表明:相比于方案2,方案1减少了空气源热泵,增加了蓄能系统并以电锅炉作为极寒期的调峰热源,供暖季运行电费和购热费合计减少18.6%,制冷机组装机减少30.8%,供冷季运行电费减少35.4%,年运行成本降低20.8%。研究成果将为同类型综合能源项目的方案设计和运行策略优化提供借鉴。
中图分类号:
刘媛媛, 刘芳芳, 贾天翔, 韩昭, 商永强, 姜曙. 商住园区综合能源供暖(冷)系统的方案设计及运行经济性研究[J]. 综合智慧能源, 2023, 45(12): 20-28.
LIU Yuanyuan, LIU Fangfang, JIA Tianxiang, HAN Zhao, SHANG Yongqiang, JIANG Shu. Design of the integrated energy heating(cooling) system for a commercial and residential park and its economy analysis[J]. Integrated Intelligent Energy, 2023, 45(12): 20-28.
表1
空调室外设计参数
计算参数 | 值 | |
---|---|---|
年平均温度/℃ | 13.4 | |
室外计算温度、湿度 | 冬季供暖室外计算温度/℃ | -6.2 |
冬季空气调节室外计算温度/℃ | -8.8 | |
冬季空气调节室外计算相对湿度/% | 55 | |
夏季空气调节室外计算干球温度/℃ | 35.1 | |
夏季空气调节室外计算湿球温度/℃ | 26.8 | |
夏季空气调节室外计算日平均温度/℃ | 30.0 | |
夏季通风室外计算温度/℃ | 30.8 | |
夏季通风室外计算相对湿度/% | 60 | |
室外风速 | 夏季室外风速平均/(m·s-1) | 1.7 |
冬季室外风速平均/(m·s-1) | 1.8 | |
大气压力 | 夏季大气压力/hPa | 995.8 |
冬季大气压力/hPa | 1 017.2 | |
计算参数 | 平均气温≤5 ℃期间的平均温度/℃ | 0.1 |
表5
供热成本对比分析
热源方式 | 耗能方式 | 电价时段 | 电价/[元⋅(kW⋅h)-1] | 供热成本/(元⋅GJ-1) |
---|---|---|---|---|
土壤源热泵(COP取4.4) | 耗电① | 低谷时段 | 0.368 | 22.70 |
平段时段 | 0.674 | 41.60 | ||
高峰时段 | 0.980 | 60.49 | ||
尖峰时段 | 1.128 | 69.63 | ||
空气源热泵(COP取3.0) | 耗电① | 低谷时段 | 0.368 | 34.10 |
平段时段 | 0.674 | 62.40 | ||
高峰时段 | 0.980 | 90.74 | ||
尖峰时段 | 1.128 | 104.44 | ||
集中热网 | 耗电②+购热(购热价39.72元/GJ) | 低谷时段 | 0.368 | 42.56 |
平段时段 | 0.674 | 44.92 | ||
高峰时段 | 0.984 | 47.31 | ||
电锅炉 | 耗电①(热效率98%) | 低谷时段 | 0.368 | 107.50 |
表6
100%冷负荷工况运行策略
时段 | 设计冷负荷 | 主机供冷 | 蓄冷 | 放冷 | |
---|---|---|---|---|---|
低谷 | 00:00—01:00 | 0 | 0 | — | — |
01:00—02:00 | 0 | 0 | — | — | |
02:00—03:00 | 0 | 0 | 3 908 | — | |
03:00—04:00 | 0 | 0 | 3 908 | — | |
04:00—05:00 | 0 | 0 | 3 908 | — | |
05:00—06:00 | 0 | 0 | 3 908 | — | |
06:00—07:00 | 0 | 0 | 3 000 | — | |
07:00—08:00 | 0 | 0 | — | — | |
平段 | 08:00—09:00 | 2 258 | 2 258 | — | — |
09:00—10:00 | 2 822 | 2 822 | — | — | |
10:00—11:00 | 4 290 | 3 908 | — | 382 | |
11:00—12:00 | 4 516 | 3 908 | — | 608 | |
12:00—13:00 | 4 967 | 3 908 | — | 1 059 | |
13:00—14:00 | 5 306 | 3 908 | — | 1 398 | |
14:00—15:00 | 5 419 | 3 908 | — | 1 511 | |
高峰 | 15:00—16:00 | 5 645 | 3 908 | — | 1 737 |
16:00—17:00 | 5 419 | 3 908 | — | 1 511 | |
17:00—18:00 | 4 798 | 3 908 | — | 890 | |
18:00—19:00 | 4 516 | 3 908 | — | 608 | |
尖峰 | 19:00—20:00 | 3 613 | 0 | — | 3 613 |
20:00—21:00 | 2 822 | 0 | — | 2 822 | |
21:00—22:00 | 2 258 | 0 | — | 2 258 | |
高峰 | 22:00—23:00 | 0 | 0 | — | — |
平段 | 23:00—24:00 | 0 | 0 | — | — |
合计 | 58 649 | 40 252 | 18 632 | 18 397 |
表7
100%热负荷工况运行策略
时段 | 时间 | 总热负荷 | 主机供热 | 蓄热 | 放热 |
---|---|---|---|---|---|
平段 | 00:00—01:00 | 4 377 | 4 377 | — | — |
低谷 | 01:00—02:00 | 3 409 | 3 409 | 8 000 | — |
02:00—03:00 | 2 856 | 2 856 | 8 000 | — | |
03:00—04:00 | 2 856 | 2 856 | 8 000 | — | |
04:00—05:00 | 2 856 | 2 856 | 8 000 | — | |
05:00—06:00 | 3 201 | 3 201 | 8 000 | — | |
平段 | 06:00—07:00 | 3 754 | 2 300 | — | 1 454 |
07:00—08:00 | 5 483 | 2 300 | — | 3 183 | |
08:00—09:00 | 4 653 | 2 300 | — | 2 353 | |
09:00—10:00 | 7 281 | 2 300 | — | 4 981 | |
10:00—11:00 | 5 036 | 2 300 | — | 2 736 | |
11:00—12:00 | 5 309 | 2 300 | — | 3 009 | |
低谷 | 12:00—13:00 | 5 031 | 5 031 | 8 000 | — |
13:00—14:00 | 4 531 | 4 531 | 8 000 | — | |
14:00—15:00 | 4 406 | 4 406 | 8 000 | — | |
平段 | 15:00—16:00 | 4 211 | 4 211 | — | — |
高峰 | 16:00—17:00 | 4 169 | 0 | — | 4 169 |
尖峰 | 17:00—18:00 | 5 734 | 0 | — | 5 734 |
18:00—19:00 | 6 386 | 0 | — | 6 386 | |
高峰 | 19:00—20:00 | 6 469 | 0 | — | 6 469 |
20:00—21:00 | 6 246 | 0 | — | 6 246 | |
21:00—22:00 | 5 858 | 0 | — | 5 858 | |
22:00—23:00 | 5 621 | 0 | — | 5 621 | |
23:00—24:00 | 5 484 | 0 | — | 5 484 | |
合计 | 115 216 | 51 532 | 64 000 | 63 683 |
表8
100%热负荷工况运行策略(极寒期)
时段 | 时间 | 总热负荷 | 主机供热 | 蓄热 | 放热 |
---|---|---|---|---|---|
平段 | 00:00—01:00 | 4 377 | 4 377 | — | — |
低谷 | 01:00—02:00 | 3 409 | 3 409 | 2 000 | — |
02:00—03:00 | 2 856 | 2 856 | 2 000 | — | |
03:00—04:00 | 2 856 | 2 856 | 2 000 | — | |
04:00—05:00 | 2 856 | 2 856 | 2 000 | — | |
05:00—06:00 | 3 201 | 3 201 | 2 000 | — | |
平段 | 06:00—07:00 | 3 754 | 3 754 | — | — |
07:00—08:00 | 5 483 | 5 483 | — | — | |
08:00—09:00 | 4 653 | 4 653 | — | — | |
09:00—10:00 | 7 281 | 7 281 | — | — | |
10:00—11:00 | 5 036 | 5 036 | — | — | |
11:00—12:00 | 5 309 | 5 309 | — | — | |
低谷 | 12:00—13:00 | 5 031 | 5 031 | — | — |
13:00—14:00 | 4 531 | 4 531 | — | — | |
14:00—15:00 | 4 406 | 4 406 | — | — | |
平段 | 15:00—16:00 | 4 211 | 4 211 | — | — |
高峰 | 16:00—17:00 | 4 169 | 4 169 | — | — |
尖峰 | 17:00—18:00 | 5 734 | 734 | — | 5 000 |
18:00—19:00 | 6 386 | 1 386 | — | 5 000 | |
高峰 | 19:00—20:00 | 6 469 | 6 469 | — | — |
20:00—21:00 | 6 246 | 6 246 | — | — | |
21:00—22:00 | 5 858 | 5 858 | — | — | |
22:00—23:00 | 5 621 | 5 621 | — | — | |
23:00—24:00 | 5 484 | 5 484 | — | — | |
合计 | 115 216 | 105 216 | 10 000 | 10 000 |
[1] | 中国建筑能耗研究报告2020[J]. 建筑节能(中英文), 2021, 49(2):1-6. |
China building energy consumption annual report 2020[J]. Building Energy Efficiency, 2021, 49(2):1-6. | |
[2] | 江亿. 我国建筑能耗趋势与节能重点[J]. 建设科技, 2006(7):10-13,15. |
JIANG Yi. The trend and important energy efficiency points in our country[J]. Construction Science and Technology, 2006(7):10-13,15. | |
[3] | 方豪, 夏建军, 林波荣, 等. 北方城市清洁供暖现状和技术路线研究[J]. 区域供热, 2018(1):11-18. |
FANG Hao, XIA Jianjun, LIN Borong, et al. Study on the current situation and technical route of clean heating in northern cities[J]. District Heating, 2018(1):11-18. | |
[4] | 龙惟定. 夏热冬冷地区住宅供暖问题刍议[J]. 暖通空调, 2013, 43(6):42-49. |
LONG Weiding. Comment on residential building heating in hot summer and cold winter zone[J]. Heating Ventilating & Air Conditioning, 2013, 43(6):42-49. | |
[5] | 李丹, 张华玲. 南方供暖需求现状及技术分析[J]. 制冷与空调, 2013, 27(6):621-625. |
LI Dan, ZHANG Hualing. The demand status and technology analysis of southern heating[J]. Refrigeration & Air Conditioning, 2013, 27(6):621-625. | |
[6] | 康艳兵, 张建国, 张扬. 我国热电联产集中供热的发展现状、问题与建议[J]. 中国能源, 2008, 30(10):8-13. |
KANG Yanbing, ZHANG Jianguo, ZHANG Yang. Study on current status, barriers and recommendations of China's CHP/DHC market development[J]. Energy of China, 2008, 30(10):8-13. | |
[7] | 龙惟定, 梁浩. 我国城市建筑碳达峰与碳中和路径探讨[J]. 暖通空调, 2021, 51(4):1-17. |
LONG Weiding, LIANG Hao. Discussion on paths of carbon peak and carbon neutrality of urban buildings in China[J]. Heating Ventilating & Air Conditioning, 2021, 51(4):1-17. | |
[8] | 刁乃仁, 方肇洪. 地源热泵——建筑节能新技术[J]. 建筑热能通风空调, 2004, 23(3):18-23. |
DIAO Nairen, FANG Zhaohong. Ground source heat pumps—A promising technology for energy conservation in buildings[J]. Building Energy & Environment, 2004, 23(3):18-23. | |
[9] | 王沣浩, 王志华, 郑煜鑫, 等. 低温环境下空气源热泵的研究现状及展望[J]. 制冷学报, 2013, 34(5):47-54. |
WANG Fenghao, WANG Zhihua, ZHENG Yuxin, et al. Research progress and prospect of air source heat pump in low temperature environment[J]. Journal of Refrigeration, 2013, 34(5):47-54. | |
[10] | 常世钧, 龚光彩. 冷热源及建筑节能的研究现状和进展[J]. 建筑热能通风空调, 2003, 22(5):18-23. |
CHANG Shijun, GONG Guangcai. Research situation on cool and heat source as well as building energy conservation[J]. Building Energy & Environment, 2003, 22(5):18-23. | |
[11] |
EKREN O, EKREN B Y. Size optimization of a PV/wind hybrid energy conversion system with battery storage using simulated annealing[J]. Applied Energy, 2010, 87(2):592-598.
doi: 10.1016/j.apenergy.2009.05.022 |
[12] | 付文锋, 李嘉华, 王蓝婧, 等. 基于动态自适应粒子群算法的二次再热燃煤-捕碳机组热力系统优化设计[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(9):2652-2659. |
FU Wenfeng, LI Jiahua, WANG Lanjing, et al. Optimal design for thermodynamics system of double reheat coal-fired power plants with post-combustion carbon capture based on dynamic adaptive particle swarm optimization[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(9):2652-2660. | |
[13] | 龙惟定. 绿色产业园区的需求侧能源规划[J]. 上海节能, 2016, 334(10):533-539. |
LONG Weiding. Demand side energy planning of green industry park[J]. Shanghai Energy Saving, 2016, 334(10):533-539. | |
[14] | 顾伟, 陆帅, 王珺, 等. 多区域综合能源系统热网建模及系统运行优化[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(5):1305-1316. |
GU Wei, LU Shuai, WANG Jun, et al. Modeling of the heating network for multi-district integrated energy system and its operation optimization[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(5):1305-1316. | |
[15] | 熊显智, 程晓绚, 李嘉丰, 等. 多能互补的综合能源供热系统工程设计及优化[J]. 全球能源互联网, 2021, 4(2):153-162. |
XIONG Xianzhi, CHENG Xiaoxuan, LI Jiafeng, et al. Engineering design and optimization of multi-energy heating systems[J]. Journal of Global Energy Interconnection, 2021, 4(2):153-162. | |
[16] | 吴迪. 综合能源系统优化设计方法与运行特性研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2021. |
WU Di. Research on optimization design method and operation performances of integrated energy system[D]. Beijing: North China Electric Power University, 2021. | |
[17] | 郇嘉嘉, 赵瑾, 曾诚玉, 等. 园区综合能源系统规划及优化配置方案[J]. 现代电力, 2020, 37(3):303-309. |
HUAN Jiajia, ZHAO Jin, ZENG Chengyu, et al. Integrated energy system planning in parks and optimal allocation schemes[J]. Modern Electric Power, 2020, 37(3):303-309. | |
[18] |
丁月清, 洪增林, 金光, 等. 关中地区清洁能源供暖综合效益评价——西安某商业建筑的案例实证[J]. 自然资源学报, 2020, 35(11):2759-2769.
doi: 10.31497/zrzyxb.20201115 |
DING Yueqing, HONG Zenglin, JIN Guang, et al. Calculation and evaluation of the comprehensive benefit ratio of clean energy utilization:Taking clean energy heating in guanzhong plain as an example[J]. Journal of Natural Resources, 2020, 35(11):2759-2769.
doi: 10.31497/zrzyxb.20201115 |
|
[19] |
刘自发, 谭雅之, 李炯, 等. 区域综合能源系统规划关键问题研究综述[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(6):12-24.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.06.002 |
LIU Zifa, TAN Yazhi, LI Jiong, et al. Review on key points in the planning for a district-level integrated energy system[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(6):12-24.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.06.002 |
|
[20] |
余莉, 徐静静, 马兰芳, 等. 综合能源服务项目新增热泵系统的案例分析[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(1):72-79.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.01.010 |
YU Li, XU Jingjing, MA Lanfang, et al. Case study on the integrated energy service project with newly installed heat pumps[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(1):72-79.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.01.010 |
|
[21] |
郭祚刚, 袁智勇, 徐敏, 等. 多能互补综合能源系统混合能流计算方法及算例[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(7):58-65.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.07.007 |
GUO Zuogang, YUAN Zhiyong, XU Min, et al. Multi-energy flow calculation method for multi-energy complementary integrated energy systems[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(7):58-65.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.07.007 |
|
[22] |
赵建立, 汤卓凡, 王桂林, 等. 具有储能作用的用户侧资源运行特性[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(2): 8-14.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.002 |
ZHAO Jianli, TANG Zhuofan, WANG Guilin, et al. Operation characteristics of user-side resources with energy storage function[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(2): 8-14.
doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.002 |
|
[23] | 方旭, 彭雪风, 张凯, 等. 燃煤热电联产系统冷端余能供热改造研究进展[J]. 华电技术, 2021, 43(3): 48-56. |
FANG Xu, PENG Xuefeng, ZHANG Kai, et al. Development of heating retrofit using waste heat from coal-fired CHP system cold end[J]. Huadian Technology, 2021, 43(3): 48-56. |
[1] | 李菲菲, 徐绘薇, 崔金栋. 基于STIRPAT模型的吉林省石化行业碳排放影响因素研究[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(8): 12-19. |
[2] | 李菲菲, 王舒泓, 崔金栋. 全生命周期视角下汽车产业碳排放影响因素的研究——以吉林省为例[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(8): 20-27. |
[3] | 邓振宇, 汪茹康, 徐钢, 云昆, 王颖. 综合能源系统中热电联产机组故障预警现状[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(8): 67-76. |
[4] | 殷林飞, 蒙雨洁. 基于DenseNet卷积神经网络的短期风电预测方法[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(7): 12-20. |
[5] | 何方波, 裴力耕, 郑睿, 范康健, 张晓曼, 李更丰. “源网荷储”协同助力陕西省新型电力系统建设[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(7): 40-46. |
[6] | 王俊, 田浩, 赵二岗, 舒展, 万子镜. 计及电动汽车共享储能特性的园区柔性资源低碳运行控制方法[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(6): 16-26. |
[7] | 郑庆明, 井延伟, 梁涛, 柴露露, 吕梁年. 基于DDPG算法的离网型可再生能源大规模制氢系统优化调度[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(6): 35-43. |
[8] | 龚钢军, 王路遥, 常卓越, 柳旭, 邢汇笛. 基于能源枢纽的综合能源信息物理系统安全防护架构研究[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(5): 65-72. |
[9] | 李云, 周世杰, 胡哲千, 梁均原, 肖雷鸣. 基于NSGA-Ⅱ-WPA的综合能源系统多目标优化调度[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 1-9. |
[10] | 史明明, 朱睿, 刘瑞煌. 交直流电力系统与供热系统联合经济调度[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 10-16. |
[11] | 董强, 徐君, 方东平, 方丽娟, 陈妍琼. 基于光伏出力特性的分布式光储系统优化调度策略[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 17-23. |
[12] | 陈勇, 肖雷鸣, 王井南, 吴健. 基于场景扩充的低碳综合能源系统高可靠性容量规划方法[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 24-33. |
[13] | 王京龙, 王晖, 杨野, 郑颖颖. 考虑多重不确定性的电-热-气综合能源系统协同优化方法[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 42-51. |
[14] | 钟永洁, 王紫东, 左建勋, 王常青, 李靖霞, 纪陵. 计及多时段尺度与地域分层的多能互补系统经济调度[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 52-59. |
[15] | 缪月森, 夏红军, 黄宁洁, 李云, 周世杰. 基于Informer的负荷及光伏出力系数预测[J]. 综合智慧能源, 2024, 46(4): 60-67. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||