泛能微网供冷、供热管网的优化探析

泛能微网供冷、供热管网的优化探析

1王祯2李婷

1新奥泛能网络科技有限公司（北京大兴区）100176：2清华大学（北京海淀区）邮编100084

摘要：为了充分释放能源设施资源共享与利用价值，更好协调区域内多种能源资源的调度和合理利用，在适宜的区域范围内，应用泛能网供冷、供热管网技术，发挥泛能网増存并济、负荷迭代、协同控制的优势，实现区域供能系统的节能、绿色、环保。

关键词：泛能微网；节能；环保

一、泛能微网供冷、供热管网的应用场景

在传统冷、热源的规划、设计、建设过程中，供能设施的规模以满足单体项目的用能需求为主，无法结合区域内各项目的用能特点，做到统筹考虑。同时，如果简单的将区域内的各种冷、热源相互联通，由于管网投资大，路由选取困难等因素，导致泛能微网供冷、供热管网的经济性差，节能效果不明显。

泛能微网供冷、供热管网的应用场景主要分为城市建筑集群和工业园区两大类。城市建筑集群以中央商务区为典型代表，有长时间的冷、热需求，且负荷较大，冷、热源的形式多样化（比如电制冷、热泵、溴化锂、锅炉、冰蓄冷、水蓄能、燃气三联供等），区域内不同的建筑业态供能时间有一定的互补性，供能品位相同或相近，适合建设泛能微网供冷、供热管网。

具有一定规模的工业园区普遍适合建设泛能微网供冷、供热管网，尤其当园区内部分企业有大量稳定的余热（冷）资源，且周边企业又有需求时，不仅能很好的解决企业的用能需求，而且项目的收益可观，应大力推广应用。

二、供能介质优化

在泛能微网供冷、供热管网的规划和设计过程中，考虑到介质的易获得性、经济性和安全性，介质的选择以水和水蒸气为主。虽然介质的选择性比较小，但介质传输参数（即温度、压力）选择较为灵活，合理的介质参数，可以降低管网投资、减少介质输送能耗，提高项目的可行性。

在以水为介质的泛能微网供冷、供热管网系统中，应在满足冷、热源设备设施稳定运行、末端设备满足客户需求的情况下，尽力增大供回水的温差。

冷、热源设备设施稳定运行有一个相对区间。比如，热泵机组供热工况下，电动热泵机组的供水温度不宜高于60℃（受限于电动压缩机的压缩比）；溴化锂机组供冷工况下，供水温度不宜低于6℃（受限于水的结冰）。

末端用能设备中，空调系统常规的供冷温度为7℃，供热温度为60℃，散热器采暖温度为80℃等，当要求在极端气候条件下，末端的供能安全稳定时，泛能微网供冷、供热管网的温度和流量必须满足设计要求，否则，可适当放宽。

以蒸汽为介质的泛能微网供热管网中，为减少管网疏水损失，应优先选择过热蒸汽，过热度及蒸汽压力需要根据最不利点用户的需求，及管网距离和敷设方式决定。当采用长输供热管道技术时，蒸汽单位长度压损可以按照30Pa/m估算，单位长度温降按照2℃/km估算。采用常规供热管道技术时，蒸汽单位长度压损可以按照100Pa/m估算，单位长度温降按照5℃/km估算。

三、管网结构优化

泛能微网供冷、供热管网的管网拓扑结构有总线型、星型、环行、网络型。各拓扑结构的原理如下图所示。

总线型结构适用于供能半径3-5km范围内，有多个独立项目的园区，其管网投资小，安全可靠性差。星型结构适用于新建项目，在园区的中心位置建设大型泛能站向周边项目辐射供能，各项目内有少量的供能设施做补充，其能效高，可靠性相对较高。当管网覆盖面积较大，且要求供能可靠性要求较高时，采用环形结构，但是该结构管网投资大，前期设计过程中需要进行详细的水力平衡计算。网络型结构是结合总线型、星型、环型等各种形式的管网结构类型，其规模大，设计和运行复杂，是复杂的泛能微网形式。

四、微网监控系统设置

每个泛能微网项目应设置一个控制中心站和多个控制子站，控制中心站是整个泛能微网项目的控制中枢，统领其它各能源子站。控制中心站为一套自动化集中监控系统，其它能源控制子站可根据建站规模，采用集控系统或自动装置。各控制子系统应以通讯方式接入中心站，采取集中监视控制方式，并接受中心站的调度和控制指令。监测仪表和执行器的电源取用宜采取就近原则。设在供冷（热）管网与能源站侧接口处的监测仪表和执行器由能源站提供；设在与用户接口处的，电源宜由用户提供，监测仪表或采取自带电源方式。

五、微网调度优化

泛能微网的调度应以节能降耗、经济高效、绿色环保为目标，以负荷预测为前提，采用自动化手段进行调节，保证系统安全可靠。泛能微网供冷、供热管网中各泛能站内的供能设备众多，应优先利用供能成本较低的、能效高的设备供能。

泛能微网供冷、供热管网调节手段主要有质调节、量调节、集中“质-量”调节。对于泛能微网供热管网，应根据室外温度的变化，进行集中质调节或集中“质-量”调节。对于泛能微网供冷管网，由于供冷的温差较小，调节供冷温度的方式会明显增加输送能耗，所以应控制供回水温差，进行集中量调节。

此外，泛能微网调度优化，还可以根据不同需求，结合泛能调度平台，控制供能设备的优先开启等级，实现管网调度的经济优先、节能优先或可再生能源利用优先等模式运营。

结束语：

随着社会经济高速发展，能源消耗也逐年增长，不仅增加了国民经济负担，而且带来了严重的环境问题。泛能网利用能源和信息技术，将能源网、物联网和互联网高效集成的能源互联网，用以构建以分布式为主、集中式为辅的现代能源体系，实现了在不同能源消费者和生产者之间的能源调度、优化与配置，使得能源综合利用效率显著提升，并大大降低了污染物的排放量。

泛能微网供冷、供热网管是泛能网重要的组成部分，通过互联互通和泛能能效平台，对区域内各种能源设备的运行状况进行优化和合理配置，从而实现冷、热能源的高效输出。同时，通过泛能云平台基于大数据和云计算，发现价值交换机会，提供运维、交易、数据等服务，实现能源、资源价值的最大化。

参考文献：

[1]侯雅今.城市供热管网集中检测系统的研究[D].河北科技大学，2015.

[2]康飞.城市供热管网设计的优化[J].建筑工程技术与设计，2016（15）：582-582.

[3]朱广伟.城市供热管网设计的优化[J].环球人文地理，2016（8）：295.