太原雙熱源聯網運行淺析

張博 那威 趙璽靈

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.047

摘 要：隨著城市規模的不斷擴大，集中供熱系統也越來越復雜，大型熱網中普遍存在多個不同形式的熱源，多熱源聯網運行已經逐漸成為很多大中型城市集中供熱運行的模式。多熱源聯網運行系統與單一熱源獨網運行系統相比可以提高供熱穩定性并通過熱源的優化調度，如按熱源效率順序投入或調解熱量輸出，大幅提高運行的經濟性。其次多熱源管網與單一熱源管網相比其特殊點在于水利交匯點的存在，其位置的不同使得各個熱源承擔的負荷也要進行相應的調整，所以該文以太原熱網作為研究對象，通過繪制水壓圖來尋求水利平衡點，為供熱管網的優化設計提供指導。

關鍵詞：供熱系統 雙熱源聯網 太原

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（a）-0047-03

實現多熱源聯網運行是一個水力動態變化的過程，并不是簡單將各個熱源聯通閥門打開就是所謂的聯網。這需要對各個熱源自有屬性變化及工況的改變進行有針對性的分析，首先是要表述出獨網運行到聯網運行前后的不同狀態，然后通過前后狀態的對比找出存在的水力工況問題，并提出解決問題的方法，最后提出聯網運行最佳水力狀態并以此方法為基礎用來優化多熱源聯網水力工況。

該文以太原一電、二電為研究對象，通過對獨網運行和聯網運行的壓力、流量變化等一系列參數的對比，模擬兩個熱源聯網運行的過程中存在的問題及解決方案。

1 一電、二電獨網運行水力計算

從圖1可以看出太原一電廠獨網運行水力計算結果如表1所示。

太原一電回水定壓點位于循環泵入口，定壓值為30 m。太原二電回水定壓點位于循環泵入口，定壓值為20 m（因水力計算過程相似，故該文只列出供水壓力水力計算結果）。

2 一電、二電聯網運行水力計算

為了方便看出聯網前后變化，還是以解列點壓力為研究對象，從圖2可以看出太原一電、二電聯網運行水力計算結果如表2所示。

一電、二電聯網運行的定壓點選為太原一電循環泵入口，定壓值為30 m。太原二電補水系統可作為事故補水點，但不作為定壓點。聯網運行水力計算如圖2所示。

3 一電、二電聯網運行過程分析

第1章節和2章節分別列出了獨網運行與聯網運行水力工況圖，均為以太原一電循環泵入口為定壓點，回水定壓值也為30 m，熱源相互關系為以太原一電為基礎熱源，太原二電為調峰熱源。聯通閥門的位置從太原一次管網拓撲圖可得知有兩處，因變化趨勢一致，該文為便于分析只以一處作為分析對象。通過水力計算我們已經得到了獨網運行和聯通閥全開后聯網運行的最終水力工況，現只需要分析從獨網狀態至聯網狀態是如何達到的，并闡述轉化過程中是否存在對水力工況有無不利影響等因素。這就需要通過兩者前后壓力的變化來詳細分析，繼而要描繪出水壓變化曲線圖，如圖3所示（圖中熱源1為太原二電，熱源2為太原一電）。

從圖2可以看出太原一電、二電聯網運行時聯通閥供、回水壓力及壓差如表3所示。

通過聯通閥打開前后狀態的水力計算我們可以看出：聯通閥門打開前二電廠的壓力和壓差高于一電廠，不論是環狀管網還是枝狀管網，當聯通閥門打開后根據水力交匯點只有一個壓力值的原理，聯網運行后一電廠側供暖區域的壓力必然提高到打開閥門后二電廠聯網運行時的供、回水壓力。閥門打開前后如果經過負荷調配保持各自熱源循環水總流量保持不變且二電側為了保持末端用戶的需求壓差也不變，那么水壓線必然移動到圖中灰色線段所處位置。根據水泵特性曲線，由于管網阻力的增大導致壓差增大，如，一電廠主循環泵的頻率不改變流量會下降，二電廠的流量就會增加。如果聯網運行中熱源壓差過大，甚至會造成壓力低的熱源不能正常供熱的情況發生，這時就需要對熱源進行相應的調整。調整的原則應遵循盡量保持末端資用壓頭并調整水力交匯點最近閥門的方法來消耗掉兩者的差值，即最小剩余壓頭的消除。

4 聯網供熱時的水力優化調度總結

通過對一電、二電聯網運行水力工況的分析，基本上找出了聯網運行時容易出現的問題，如，各自熱源在獨網運行時壓力不同必然會導致聯網運行時壓力低的熱源一部分供熱區域被高壓側熱源所取代，這時需要將高壓側的壓力消耗掉，但需要尋找對管網影響最大的點來完成操作即水力平衡點附近消耗剩余壓頭，同時要結合各自熱源主循環泵的特性及變頻技術的應用。

水力優化調度是指在現有管網形式水力計算結果的基礎上，如，一電、二電聯網運行的前后對比可以發現：要想達到最佳的聯網運行狀態，需要對壓力、溫度（太原各個熱源供回水溫度相對一致）進行控制，這就需要調節閥門或者水泵等一系列措施。對于多個熱源的聯網運行研究方法也需要對聯網前后的各項參數進行對比分析，發現水力工況問題及時通過技術手段進行完善。比如，通過對多個熱源水聯網運行計算結果可知各個熱源所提供的流量、水泵的揚程、水利平衡點以及各個熱力站的資用壓頭，其目的在于使管道中的流量分布滿足連續性方程和流量方程。多熱源枝狀管網水力優化包括干管上閥門的調度和各循環泵的調度。其中主循環泵可以按照管網中某一點的壓差來調節，而各輔助熱源的循環泵則按照各自的流量進行調節。綜合上述調節方法總結提出了多熱源水力優化調節的基本步驟。

（1）實時測量各站點的流量和熱源的流量。計算整個網絡的實時流量分布，確定水力匯交點的位置。

（2）若各站點的總體流量分布變化達到設定量或水力匯交點位置發生較大偏移，則可以啟動干管閥門優化調度過程。

（3）根據實測的各末端供回水壓力確定各熱源所供范圍的最小剩余壓頭。若存在差值，關小最小剩余壓頭小的一側離匯交點最近的閥門使之消耗掉二者的差值。

（4）在這一過程中相應地降低另一側熱源循環水泵的轉速。

（5）重復（3）（4）步驟直到兩側用戶的小剩余壓頭接近相等。

在上述調度過程中，時間步長可取得大一些，而且只有當工況變化到一定程度時才會啟動水力調度過程，因此這一過程一般不會破壞各末端流量調節的穩定性。

參考文獻

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