夏熱冬冷地區能源總線系統的區域能源規劃方法

(1 同濟大學機械與能源工程學院 上海 200092；2 同濟大學中德工程學院 上海 200092)

夏熱冬冷地區能源總線系統的區域能源規劃方法

孟 華1王 海1龍惟定2

(1同濟大學機械與能源工程學院上海200092；2同濟大學中德工程學院上海200092)

本文提出一種適于夏熱冬冷地區、采用能源總線進行區域能源規劃的普遍方法。利用分布式變頻水泵的水力解耦特性，通過冷、熱線將多個冷(熱)源和多個用戶(樓宇)連接成能源網。在冷(熱)源處采用制冷或供熱設備控制總線供水溫度，在用戶處采用制冷機組和熱泵等為用戶提供冷水、熱水或生活熱水。該能源總線組態方式具有熱力解耦能力，源和用戶都可根據本地負荷變化靈活調整設備運行。本文建立了一整套水力、熱力數學模型，用于規劃冬季供暖且夏季供冷的區域供能場合，以實際案例說明了能源總線的區域能源規劃的具體方法。結果表明：結合地源熱泵、水源熱泵及蒸氣型溴化鋰等供能設備，該方法具有良好的低品位能源利用率，在夏季和冬季的系統綜合性能系數COP分別為3.85和3.17。

能源規劃；區域供熱/供冷；能源總線；分布式熱泵；分布式變頻水泵

近年來，隨著城鎮化發展，建筑能耗占總能源消耗比例越來越高。在歐洲，建筑能耗占總能耗比例已超過40%，冷、熱能耗占建筑能耗比例超過46%。在中國，建筑能耗占比也超過30%，且逐年增加。由于能源效率高，經濟合理，且能有效減少碳排放，分布式能源系統結合區域供熱供冷網，越來越多地被應用于城鎮建筑供能[1-2]。

夏熱冬冷地區的建筑物在夏季需要供冷，冬季需要采暖，但由于采暖期短，致使傳統的集中采暖方式經濟性較差。在夏季，與單獨供冷方式相比，采用區域供冷方式的經濟供冷半徑一般應在1 km以內[3-4]。若要實現區域內高效夏季供冷及冬季采暖，分布式能源技術具有明顯優勢[5-7]，但目前區域內多種類型建筑之間的能源互聯還主要體現在電能通過電網進行互融互通[8-9]。為了最大限度地利用可再生能源、廢熱等資源以節約能源，減少碳排放，能源系統的未來發展需要一種新的組態方式，以實現冷、熱能量的“互通互融”。

能源總線系統(energy bus system, EBS)是近年來被提出的一種可實現在區域范圍內冷、熱能量互通互融的新系統[10-15]。Wang Peipei等[10-11]基于EBS特點提出了一種半集中式區域供冷供熱系統，對EBS設計原則、形式及控制策略進行分析，指出該系統兼備區域集中供能的規模優勢與分散供能的靈活性。樊瑛等[12]建立了天然水源EBS、冷卻塔EBS及單體建筑供冷系統的分析與碳分析模型。王培培等[13]對小型EBS進行仿真研究，結果表明：EBS全年系統綜合熱力性能系數達3.5，而常規方案系統綜合熱力性能系數均小于1.5，EBS節能率和減碳率大于20%。王培培等[14]對EBS相對常規分散系統所特有的多源多用戶特征進行系統混水和熱回收過程的分析。龍惟定等[15]介紹了新加坡樟宜海軍基地海水間接冷卻系統應用EBS進行設計的工程案例，該系統可節約600萬美元的生命周期成本，每年節約35萬m3飲用水。綜上所述：EBS具有更高的綜合能源利用率，碳減排效果明顯。

不同區域的可利用能源大相徑庭，若采用EBS進行區域能源規劃，亟需具有共性的方法論。夏熱冬冷地區，尤其是建設低碳生態園區，應用EBS可同時兼顧供熱供冷，減少單獨供能的弱點。在夏熱冬冷地區EBS的應用方法具有典型性。本文嘗試利用EBS思想說明冷、熱能量在多源、多用戶之間的互聯方法，并結合實際案例提出一種將EBS應用于區域能源規劃的普遍方法。

1 系統組態

相對于單體建筑分別配備供能設備提供能源，或分布式能源站為多個建筑提供能源，EBS組態方式更像這二者的結合。不僅在用戶的建筑內配置冷水機組或水-水熱泵，且在各源處采用類似熱泵的供能設備提供能量。該系統組態處于集中和分散供能二者之間。通過環狀拓撲結構管網，系統總線在各類源與用戶(建筑)之間實現冷、熱能量的傳送。EBS在夏季和冬季的基本組態如圖1所示。

1.1源

EBS系統組態對冷、熱源品質要求很低。在區域內，值得投資回收和利用的廢熱、未利用能源、可再生能源等都可用于區域內建筑供能，且區域內高、低品質能源可通過梯級利用達到最優用能效率。

本文提出的EBS，凡接入總線的源都需要滿足：具有主動調節供熱或供冷介質出口溫度的能力；在源處配置熱泵機組可有力保證EBS水力、熱力平衡，在供冷/供熱時，源可在設計容量內提供穩定溫度的冷水/熱水。如圖1所示，夏季和冬季，水源、土壤源等資源都采用熱泵機組輸出相應設定溫度的冷、熱水。

1水源熱泵；2地源熱泵；3市政(用戶)；4用戶(購物)；5用戶(旅館)；6用戶(學校)。圖1 能源總線組態Fig.1 The EBS configuration

1.2網

EBS采用環狀管網將區域內的源和用戶連接起來。環狀管網保證多源和多用戶在供能和耗能隨時變化時實現互通互融。本文將EBS主干網簡化為冷線及熱線。夏季供冷時，冷線為供水管線，熱線為回水管線；冬季供熱時，熱線為供水管線，冷線為回水管線。

管網的拓撲結構可以是單環或多環。源和用戶都采用并聯方式通過各自的供回水管連接在冷線與熱線之間。由于總線的管網需要在區域內兼顧供冷和供熱，因此，對管網拓撲結構、管徑大小和管道保溫等規劃都需要綜合考慮。

如圖1所示，在夏季，冷線的供水設計溫度不需要很低(如18 ℃)，因此，管道向土壤的散熱量較少，而熱線回水(如44 ℃)向土壤散熱也有利于提高系統能效；在冬季，熱線的供水設計溫度不高(如40 ℃)，也可減少管道向土壤的散熱量。

1.3用戶

利用EBS的用戶需配備制冷或供熱設備以供應本地冷、熱需求。在夏季(如圖1(a))，用戶可配置冷水機組，利用冷線供水作為冷卻水；也可配置水-水熱泵(如用戶5)，利用熱線回水作為生活熱水的熱量來源，利用自身或周圍建筑排熱，提高能源利用率。在冬季(如圖1(b))，用戶可配置水-水熱泵，利用熱線供水作為熱源為建筑采暖。

在用戶處配備制冷或供熱設備，可根據本地實際需求，隨時調整供能負荷。該方式汲取了分布式能源貼近需求側的供能思想，各類用戶可按照本地建筑用能規律靈活配置機組，無需考慮利用的冷、熱能具體來自總線上的哪個源。

1.4水力平衡

要通過EBS實現多源多匯之間的供能目標，必須保證總線水量按用戶需求準確供給到總線上的所有用戶端，因此，必須保證總線內的水力平衡。在傳統的枝狀管網中，常通過在各水力支路上安裝調節閥來實現水力平衡。但在EBS多源環狀管網中，處于水力交匯點的用戶將獲得來自多個源的供水，且交匯點位置隨用戶負荷不斷變化，傳統調節方式很難實現水力平衡。

本文采用分布式變頻水泵(distributed variable speed pumps, DVSP)實現水力平衡，可適應EBS供能。DVSP是一種新型水力平衡方式[16-18]，通過在各用戶處布置獨立循環水泵，并在熱源處布置均壓管實現管網水力平衡。

圖2所示為具有兩個源的DVSP水力平衡系統。如圖2(a)所示，在源1和源2的供、回水管之間安裝了均壓管；源的循環泵3和泵4提供的壓頭只能克服源內部阻力；各用戶處的循環泵5～7根據用戶負荷需求變頻抽水；源2的循環泵入口處安裝了補水泵8和補水箱9，以提供定壓。圖2(b)為相應的水壓線圖。顯然，總線主干管網的供水壓力都小于回水壓力。“以泵代閥”這種新的水力平衡方式可節約大量水泵功耗。

1～2源；3～7循環泵；8補水泵；9補水箱；10～12用戶；13～14均壓管；15～18 閥門。圖2 具有兩個對稱布置源的分布式變頻水泵水力平衡系統Fig.2 Hydraulic balance DVSP system with 2 symmetric energy sources

1.5熱力平衡

水力平衡是熱力平衡的前提條件。最優的熱力平衡不僅要求用戶能夠得到所需能源，還要求以最小代價得到。優化的熱力平衡系統希望盡可能利用可再生能源、廢熱等資源。

為達到熱力平衡的優化目標，需要各類型的源盡可能提供給總線相同品質的能量。因此，本文提出接入總線的源都需要提供相同溫度的供水。在夏季工況，冷線的供水采用同一溫度(如18 ℃)，處于水力交匯處的用戶就不會產生“混水”溫差問題，且穩定的冷線供水溫度給用戶處的冷水機組等設備提供穩定的冷卻水溫，有利于用戶設備高效運行。同理，在冬季工況下也應采用穩定的熱線供水溫度。

冷線和熱線的設計運行溫度不僅對源和用戶處的設備選型及運行性能影響很大，而且對管道與沿途環境的換熱量也有決定性影響。其設計溫度需要綜合這兩方面因素，根據季節、晝夜和地區等外界條件優化設定。

2 數學模型

EBS將源、用戶通過冷、熱兩條總線聯系起來。這種基于EBS進行區域能源規劃的方式需要對源、用戶和總線的水力、熱力特性進行量化分析。本文將冷(熱)源、用戶(樓宇/建筑群)簡化為具有水力和熱力特性的集總模型，根據DVSP水力特性，建立以管網為主體的總線模型。在具體能源規劃中，也可以根據某個源或用戶的能源特性建立相應的數學模型，并集成到總線模型中。一般情況下，在能源規劃階段，只需為描述源或用戶的水力和熱力特性參數選擇一定的技術經濟取值范圍，則可為設計階段提供堅實的理論基礎。

2.1源

水源熱泵、地源熱泵、熱電廠和天然氣能源站等，都可成為EBS的能量源。本文從總線角度，對源的水力和熱力特性進行集總簡化。采用DVSP方式進行水力平衡，系統中的源都開啟均壓管，并在其中一個源的循環泵入口處設置定壓點。

2.1.1水力特性

對所有開啟均壓管的源，其水力特性為：

(1)

對布置定壓點的源，其水力特性為：

(2)

式中：pst為定壓點的靜壓值，Pa。

(3)

式中：r0,s、r1,s和r2,s為擬合系數。

源s處循環水泵的功率WPump,s：

(4)

式中：ρ為水的密度，kg/m3；ηPump,s為水泵總效率。

2.1.2熱力特性

在本文中，源都具有調節供水溫度的能力。因此，在夏季和冬季，源的供水溫度設定值分別是冷線和熱線的設計水溫，其熱力特性可簡化為：

(5)

在夏季，熱線回水流入源，冷卻后供水進入冷線；在冬季，冷線回水流入源，加熱后供水進入熱線。設源s提供的熱(冷)量為Hs，W，則有：

(6)

2.2用戶

用戶可根據本地負荷變化隨時調節本地制冷和供熱設備的運行工況。通過采用DVSP水力平衡方式，用戶可根據本地設備工況調節水泵的循環流量。對各類用戶的水力和熱力特性，本文從總線的角度進行集總簡化。

2.2.1水力特性

用戶m的水力特性為：

(7)

(8)

式中：r0,m、r1,m和r2,m為擬合系數。

用戶m循環水泵的功率WPump,m：

(9)

式中：ρ為水的密度，kg/m3；ηPump,m為水泵總效率。

2.2.2熱力特性

在EBS中，用戶都從冷線或熱線獲得供水。在夏季，用戶的制冷設備從冷線獲得冷量，然后回水排入熱線。在冬季，用戶的制熱設備從熱線獲得熱量，然后回水排入冷線。不論夏、冬季，用戶的生活熱水生產設備總是從熱線獲得熱量，然后回水排入冷線。因此，用戶的熱力特性為：

(10)

(11)

2.3總線

2.3.1水力模型

總線的水力模型可采用管網輸配模型[19-21]。在多源環狀管網建模方法中，傳統平面網絡分析方法應用廣泛，相關算法成熟，建模方法能夠滿足平面網絡穩態分析的基本需求。

首先生成空間管網樹，其基本關聯矩陣A為：

A=(aij)(N-1)×Kaij=

基本回路矩陣B為：

B=(bij)(K-N+1)×Kbij=

其中，網絡節點數為N；管段數量為K。

設空間管網的基本回路數為F，若滿足式(12)，

F=K-N+1

(12)

則有：

ABT=0

(13)

基于基爾霍夫定律建模，由節點連續性方程和環路能量方程有：

AGk=Qk

(14)

B(Δpk-Hk)=0

(15)

管段的阻力方程采用Hazen-Williams公式：

(16)

式中：Gk為管段流量列向量；Qk為節點入流列向量；Δpk為管段阻力損失列向量；Hk為水泵揚程列向量；下標k為管段編號；C為實驗得到的系數，與管內壁粗糙度有關；D為管段內徑，m。

建立求解方程組后，可采用Hardy Cross或Newton-Raphson等管網平差方法，求解方程組，可一次求得某種穩態工況下所有管段流量Gk和阻力損失Δpk。

2.3.2熱力模型

總線的熱力模型需考慮管道與外部環境熱交換過程及在三通等連接點的合流或分流過程[22-24]。

沿管道的水流穩態能量方程為：

(17)

在連接點水流匯合時，認為水流在匯合點處充分混合，混合后水流的比焓值為各管道水流以質量流量作加權的平均值；在連接點水流分流時，分流后的各管道中水流的比焓值為分流前管道中水流的比焓值。合流和分流的管道流動狀態如圖3所示。

l、m、n管道；T三通圖3 連接點流動狀態圖Fig.3 The flow diagram at pipe junctions

圖3(a)的能量平衡方程為：

(18)

圖3(b)的能量平衡方程為:

hn=hl=hm

(19)

2.3.3系統綜合性能系數

EBS通過冷、熱線管網將源提供的能源輸送到用戶處。在這一過程中，總線系統的循環水泵及源和用戶處的制冷、供熱設備都需要消耗電能。在系統穩態運行的某個時刻，EBS的系統綜合性能系數COPEB定義為：

(20)

式中：∑Hm為所有用戶獲得的能量總和，W；∑WPump為所有水泵的能耗，W；∑Wc為所有源和用戶處制冷、供熱設備的能耗，W。

3 案例分析

圖4 官塘新城區域平面圖Fig.4 Regional plan in Guantang New City

以鎮江市官塘新城為例，說明在夏熱冬冷地區基于EBS進行能源規劃的一般方法。該區域面積約13.92平方公里，擬建設為中國生態、低碳示范園區，平面規劃如圖4所示。首期建設區域位于圖中黑色虛線內。此區域內具有展覽館、五星級酒店、三甲醫院、中學、購物中心、軟件產業園、別墅、生態小鎮等多種類型的建筑，在此區域內進行夏季供冷和冬季供暖的整體能源規劃。

3.1冷、熱及生活熱水負荷

根據前期現場勘查，本區域可利用土壤源、地表水源及附近一座燃氣發電廠的蒸氣余熱作為3個主要冷、熱源。對區域內首期開發的用戶，選取夏、冬季的某個典型設計工況日下的冷、熱負荷進行示范計算。區域內各用戶負荷預測值如表1所示，整個區域內的總冷負荷、總熱負荷及總生活熱水負荷分別為116 449 kW、64 133 kW及11 814 kW。

表1 用戶冷、熱及生活熱水負荷預測值Tab.1 Predicted cooling load, heat load and domestichot water load for each customer

注：C1文創小鎮；C2公交停保場；C3住宅小區；C4低碳展示中心；C5四個展覽館；C6花間堂酒店；C7臺江軟件園；C8官塘醫院；C9官塘中學；C10南山里別墅區；C11養老產業園1號；C12養老產業園2號；C13奧特萊斯購物區。

表1中，冷負荷是指夏季的制冷負荷，熱負荷是指冬季的供熱負荷，生活熱水負荷是指夏、冬兩季共有的負荷。

3.2EBS規劃

根據源及用戶建筑的地理位置分布，初步確定EBS拓撲結構如圖5所示。總線的主干管網沿市政道路敷設，形成環狀結構。S1為蒸氣余熱產冷、熱水溴化鋰機組；S2為地表水源熱泵機組；S3為地源熱泵機組。

附近用戶建筑物通過支線管連接到主干管上，可基本確定每段管道的長度。一般將供、回水管網結構對稱布置。根據工程經驗，初步取一組管徑和管內壁面粗糙度作為管網設計初始值,再分別對夏季、冬季工況下EBS水力和熱力狀況進行初步設計。

圖5 總線系統拓撲結構Fig.5 The EBS in Guantang New City

根據近5年鎮江市夏季和冬季的平均氣溫及淺層土壤溫度記錄，初步規劃總線系統時采用表2的數據進行計算。

表2 能源總線規劃參數Tab.2 EBS planning parameters

當初步確定冷線和熱線的設計溫度后，根據式(11)確定各用戶在預測負荷下的循環水量。再通過總線模型計算每個源的供水量。

在本案例中，夏季工況下，在用戶處分別采用冷水機組滿足冷負荷，水-水熱泵滿足生活熱水負荷。由于用戶冷水機組出口處的回水溫度較高(44 ℃)，可抽取一部分作為水-水熱泵機組的水源用于生產生活熱水。這種方式充分利用建筑廢熱，大幅節約能源。用戶處的水力布置如圖6所示。

圖6 夏季工況用戶水力布置Fig.6 The hydraulic layout for customers in summer

圖7 冬季工況用戶水力布置Fig.7 The hydraulic layout for customers in winter

冬季工況下，在用戶處分別采用水-水熱泵滿足空間制熱及生活熱水負荷。熱線供水分別進入兩個設備，經過設備換熱后，回水返回冷線。用戶處的水力布置如圖7所示。

3.3結果分析

3.3.1夏季工況

設用戶處冷水的供/回水溫度為7 ℃/12 ℃；生活熱水的供/回水溫度為55 ℃/25 ℃。源S1處冷水機組的進口蒸氣為0.8 MPa，185 ℃；源S2處地表水的平均水溫為19～23 ℃；源S3處埋地管的平均水溫為14～18 ℃。

由上述數學模型完成水力、熱力計算，可得夏季工況所有用戶處的循環水泵功耗、制冷功耗及生活熱水功耗，見表3；各源處的循環水泵功耗，制冷設備功耗和制冷量占總制冷量百分比，見表4。

整個系統所消耗的總功耗為33 313.0 kW，總得能量為128 263.0 kW。相比之下，管網散熱量為497.5 kW，在總得能量中占比僅為0.39%。在夏季，由于水-水熱泵采用本地制冷機組的回水(44 ℃)制備生活熱水，提高了系統綜合性能系數，由式(20)可計算得COPEB為3.85。

3.3.2冬季工況

設用戶處供熱熱水的供/回水溫度為60 ℃/40 ℃，生活熱水的供/回水溫度為60 ℃/5 ℃。源S1處供熱機組的進口余熱蒸氣為0.8 MPa，195 ℃；源S2處地表水的平均水溫為0～10 ℃；源S3處埋地管內的平均水溫為10～14 ℃。

表3 夏季工況下各用戶處的設備功耗Tab.3 The energy consumptionof each userin summer scenario

表4 夏季工況下各源處的設備功耗Tab.4 The energy consumptionof each sourcein summer scenario

由上述水力和熱力計算，可得冬季工況所有用戶處的循環水泵功耗、供熱功耗和生活熱水功耗，見表5；各源的循環水泵功耗、供熱功耗及供熱量占總供熱量比例，見表6。

整個系統所消耗的總功耗為23 978.9kW，總得能量為75 947 kW。相比之下，管網散熱量為558.2 kW，在總得能量中占比僅為0.73%。本例中，在源和用戶處選取的制熱設備聯合制熱COP約為3.5，由于管道散熱和循環水泵功耗的影響，系統綜合COPEB為3.17。

表5 冬季工況下各用戶處的設備功耗Tab.5 The energy consumption of each user inwinter scenario

表6 冬季工況下各源處的設備功耗Tab.6 The energy consumption of each sourcein winter scenario

3.3.3討論

通過EBS方式，系統獲取能量的過程分兩步。第一步，在源處的設備從冷/熱源獲得冷/熱量后送入總線；第二步，用戶處的設備從總線獲得冷/熱量后送給用戶。采用這種方式的優勢是：區域內各類品質不同的能源都可納入到總線中利用，且用戶還可根據自身的需求靈活調整設備運行。基于EBS組態方式，系統利用本地燃氣發電廠的蒸氣余熱、地表水源和土壤源即可滿足區域供熱供冷的需求。

EBS系統性能較佳。在本例中，盡管選擇設備性能參數COP時偏保守，系統的綜合COPEB仍保持在3.0以上。特別是夏季，在生產生活熱水時回收了本地制冷回水，提高了能源利用率。

本文采用DVSP水力運行方案，以泵代閥，大量節約水泵功耗。取所有循環水泵的效率ηPump=0.65。夏季工況時，水泵功耗相對總負荷占比約0.15%，對設備總功耗的比例為0.56%；冬季對總負荷的比例約0.20%，對設備總功耗的占比為0.65%。說明水泵功耗與循環水所傳遞的能量相比非常小。

在夏熱冬冷地區，夏季需要供冷，冬季需要供熱的情況對利用地源熱泵很有利，可緩解土壤溫度逐年偏離設計溫度的趨勢。當夏季冷負荷總需求量仍然大于冬季熱負荷量時，可在夏季減少地源熱泵的供冷量比例、冬季增加地源熱泵的供熱量比例。在案例中，地源熱泵在夏季的總供能占比為44.6%，在冬季為47.4%。

本文旨在說明EBS能源規劃的普遍方法，在案例中僅對某個用戶負荷下典型工況進行靜態計算，在進行具體項目規劃時還可以考慮用戶負荷逐時變化的場景。當區域內商用、公用和住宅等建筑負荷復雜多變時，總線模型具有水力和熱力解耦特性，源可平穩運行而不受負荷突變影響。

4 結論

面向未來的區域能源規劃需要采用更加節能、低碳且經濟性良好的能源組態方式。EBS作為一種可實現在區域范圍冷、熱能量互通互融的新系統，適用于夏熱冬冷地區。本文以具體能源規劃項目為案例，提出將EBS應用于區域能源規劃的普遍方法。該方法通過利用分布式變頻水泵的水力熱力解耦特性，將多源和多用戶連接成能源網，主要結論如下：

1)本方法的必要條件為：凡接入總線的源都必須具有主動調節供熱或供冷媒介出口溫度的能力。在供冷和供熱時，源可在設計容量內分別提供穩定溫度的冷水和熱水。

2)EBS采用環狀管網將區域內的源和用戶連接起來。能源總線的主干網可簡化為兩條線：冷線和熱線。環狀管網保證了多源供能和多用戶用能隨時變化時可互通互融。

3)夏季工況時，用戶配置制冷機組從冷線獲得供水；也可配置水-水熱泵，利用熱線回水制取生活熱水。這種方式充分利用建筑排熱，提高了系統的綜合性能系數。

4)采用分布式變頻水泵及分布式熱泵，EBS實現水力及熱力控制解耦。源的控制策略是提供設定溫度的供水；用戶的控制策略是根據負荷變化調節機組功率，進而調節供水流量。

5)提出區域能源規劃的普遍方法，適用于夏熱冬冷地區，可采用蒸氣余熱、地表水源和土壤源作為能量來源，為用戶提供夏季供冷、冬季供熱及生活熱水。實例分析表明：在夏、冬季的系統綜合COP分別可達3.85及3.17，具有良好的低品位能源利用率。

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Aboutthecorrespondingauthor

Wang Hai, male, Ph.D., School of Mechanical Engineering, Tongji University, +86 15001768842, E-mail：wanghai@tongji.edu.cn. Research fields:district cooling and heating, process control, low-grade energy utilization.

District-energyPlanningMethodbasedonEnergyBusSysteminHotSummerandColdWinterAreas

Meng Hua1Wang Hai1Long Weiding2

(1.School of Mechanical Engineering, Tongji University, Shanghai, 200092, China; 2.College of Engineering in Germany, Tongji University, Shanghai, 200092, China)

A general district-energy planning method that is suitable for hot summer and cold winter areas is proposed in this paper based on an energy bus system (EBS). In the proposed method, multiple thermal or cooling sources and users (buildings) are connected together using warm and cool lines with distributed variable speed pumps (DVSPs). In the new EBS configuration, thermal devices are used to control the water supply temperature in the side of all sources, chillers and heat pumps installed in all users (buildings) are used to provide space cooling, heating, and domestic hot water. Because of the simultaneously decoupled thermal features of the presented EBS configuration, both energy sources and users are capable of adjusting their thermal devices flexibly according to their own local loads. To demonstrate the new district energy planning method, a hydraulic and thermal model is developed, and a case study is illustrated in detail. The results show that combined with the ground source heat pump, water source heat pump, and steam-driven LiBr units, the given method has good efficiency in utilizing low-grade energy resources, with an integrated COP of 3.85 in the summer and 3.17 in the winter.

energy planning; district heating/cooling; energy bus; distributed heat pump; distributed variable speed pump

0253- 4339(2017) 04- 0050- 10

10.3969/j.issn.0253- 4339.2017.04.050

國家重點基礎研究發展計劃(973計劃，2014CB249201)資助項目。(The project was supported by the National Basic Research Program of China (973 Program, No. 2014CB249201).)

2016年10月19日

TK018; TU831.6; TQ051.5

： A

王海，男，博士，同濟大學機械與能源工程學院，15001768842，E-mail：wanghai@tongji.edu.cn。研究方向：區域供冷供熱、過程控制、低品位能源利用。