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1、燕山大学硕士学位论文居民小区电网气网负荷曲线调节方案研究姓名：王玉培申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：卢志刚20070101摘要摘要近年来我国的电力需求侧管理工作取得了很大的进步，但与开展这项工作较好的发达国家相比，我国在工作的深度和广度上还有较大差距，所以坚持开展需求侧管理，深入挖掘这一宝贵的隐性电力资源是我们实现节约型社会的一条重要途径。本文以北京市某居民小区为例分析研究了目前的终端能源情况及冬夏两季天然气和电力的季节性负荷曲线，利用其谷峰差距较大并且互补的特点，以注重经济性和实用性为前提，以改善电网和气网的管网利用率为目标，提出了对住宅小区现有供暖锅炉房进行改建的设计方
2、案。分别详细介绍了冬夏两季供能系统的设备及运行方式。冬季采用燃气锅炉和蓄热电锅炉辅助供暖，充分利用优惠低谷电。夏季采用冷电联产系统，在居民小区空调用电负荷较高时段辅助供电，并通过暖气管道输送冷水，达到集中供冷的目的。深入研究了整个供能系统的运行特点，在系统最佳配置的基础上，提出合理的运行模式和运行方案。为使锅炉房的运行更加经济以达到节能的目的，引入了数学规划方法对系统进行优化，并分析了分时电价、燃料价格等对系统运行决策的影响。最后探讨了对实施电力需求侧管理后所带来的各方面效益的评估方法。指出应从D S M 对电力公司、对电力用户和参与者及对整个社会的作用几个方面全面评价D S M，并进一步研究
3、了D S M 效益评估的整体分析方法，使对D S M 效益的评估有了整体和量化的依据。总之，该改建方案不但可以保证小区居民冬季供暖需求，还可在夏季为用户提供冷气和补充电力，最终降低市民的能耗费用，提高电网负荷率，提高发、输配电设备利用率。关键词电力需求侧管理；负荷调节；优化配置；运行策略；效益评估燕山大学工学硕士学位论文A b s t r a c tA l t h o u g hr e c e n t l ye l e c t r i cp o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n ta c q u i r eb e s te v o l v e，t
4、 h e r ei sab i gd i s p a r i t yi nt h ed e e p n e s sa n ds c o p eo f w o r kb e t w e e no t h e rp r e f e r a b l ec o u n t r i e sw i t hu s W es h o u l di n s i s to ne x p e n dd e m a n ds i d em a n a g e m e n t，a n de x c a v a t et h i sv a l u a b l ec o n c e a l e de l e c t r i
5、 cp o w e rr e s o u r c e I nt h i st h e s i s，w et o o kad i s t r i c t i n8 e i j i n gf o re x a m p l e F i r s t l yf r o mt h et e r m i n a le n e r g ya n dt h el o a dc u r v e so fg a sa n de l e c t r i cp o w e ri nw i n t e ra n ds u m m e r,w ef o u n dt h e i rc h a r a c t e ro fb
6、 i gp e a k-t o v a l l e yd i f f e r e n c ea n dc o m p l e m e n t a t i o n；M a k i n gu s eo ft h i sc h a r a c t e rw ep u tf o r w a r dap r e l i m i n a r yp l a nf o rr e b u i l dt h eh e a t i n gh o u s eo fr e s i d e n t i a ld i s t r i c t T h ep l a nb a s e do ne c o n o m i c a
7、 le f f i c i e n c ya n dp r a c t i c a b i l i t y,a n dt h ea r n li st oi m p r o v et h ea v a i l a b i l i t yo f p o w e rl i n ea n dg a sn e t w o r k A n dt h e n,t h ee q u i p m e n t sa n dr u n n i n gm o d eo fe n e r g ys u p p l ys y s t e mi nw i n t e ra n ds u m m e rh a sb e e
8、 np a r t i c u l a r l yi n t r o d u c e d O nt h eb a s eo fu s em o r ee l e c t r i ci nw i n t e r,w eu s em o r eg a si nS u m l n e LW eU s eg a sp o w e rb o i l e ra n de l e c t r i cp o w e rb o i l e rt oa s s i s t a n th e a t，a n dm a k eb e s tu s eo ft h ep r e f e r e n t i a le l
9、 e c t r i cp r i c e I ns u m m e rw e 璐ec o o la n de l e c t r i cj o i n tp r o d u c ts y s t e mt oa s s i s t a n ts u p p l yc u r r e n tw h e nt h eh i g he l e c t r i cl o a dt i m ec a u s e db ya i rc o n d i t i o n i n g E v e nm o r ew et r a n s f e rc o o lw a t e rb yf l u ef o r
10、c e n t r a lc o o l i n g F o l l o w,t h ew h o l ee n e r g ys u p p l ys y s t e mW a sh c u b r a t e d O nt h eb a s eo fo p t i m u ma l l o c a t i o n,w ep u tf o r w a r dl o g i c a lr u n n i n gm o d ea n db l u ep r i n t W ei n t r o d u c em a t h e m a t i cp l a n n i n gm e t h o
11、d st oo p t i m i z et h es y s t e m T h e nw ea n a l y z e dt h es y s t e mr u n n i n gi n f l u e n c eb yt i m e-s h a r 她e l e c t r o v a l e n c e，f u e lp r i c ea n dS OO I LE s t a b l i s ht h em a i nf a c t o r sa n dt e x ti n d e x A tl a s t w ed i s c u s s e dt h ee v a l u a t
12、i o nm e t h o do fa l la s p e c t sN o u g h tf i-o md e m a n ds i d em a n a g e m e n t P o i n to u tt h a tw es h o u l de s t i m a t et h ea c t i o no f D S Mc o m p l e t e l yf r o mf o u ra s p e c t sw h i c ha r eD S Mt oe l e c t r i cp o w e rc o m p a n y,t oe k c t r i cp o w e rc
13、 o n s u m e s，t op a n i c i p a t o r Sa n dt oa ns o c i e t y M o r e o v e rw es t u d yt h ew h o l ea n a l y t i c a lm e t h o do fD S Mb e n e f i te v a l u m i o nS oW eh a v em t e g e ra n dq u a n t i f yf o u n d a t i o nf o rD S Mb e n e f ae v a l u a t i o mI nc o n c l u s i o n
14、t h i sp r o j e aC a l ln o to n l y 翘s l l r ed e m a n do fh e m m g 南rr e s i d e mi nw i n t e r,h a ta l s oo f f e ra i re o n d i t i o n i n ga n dm a k e u pe l c c t r i cp o w e r nc a nr e d u c et h ec i v i le n e r g ys p e n d i n g E v e nm o r ei【g a l ae f f e c t u a l l ym e r
15、e a 辩t h e1 0 a de f f i c i e n e yo f p o w e rl i n e，a n da d v a n c et h em i l i z a t i o nr a t so f e M c t r i cp o w e rg e n e r a t i o n，t r a n s m i s s i o na n dd i s”i b u t i o ne q m p m e m s K e y w o r d sE l e c t r i cp o w e rd e m a n ds i d em a n a g e m e n t；L o a da
16、 d j u s t m e m；O p t i m u ma l l o e a t M n；O p e m t i o I l a ls t r a t e g y；B e n e f i te v a l u a t i o l Lm燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文居民小区电网气网负荷曲线调节方案研究，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字
17、三吞霸日期：和7 年，彤日燕山大学硕士学位论文使用授权书居民小区电网气网负荷曲线调节方案研究系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本人如需发表将署名燕山大学为第一完成单位及相关人员。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密d(请在以上相应方框内打“4”)作者签名：王墨蔼导师签名：卢枷日期：乃平#明多日日期：川年3
18、胚日第1 章绪论第1 章绪论1 1 课题研究的目的和意义电力是国家重点支持的资金密集型基础产业，其消费由经济的增长驱动。我国电力需求增速随着国内生产总值(G r o s sD o m e s t i cP r o d u c t，简称G D P)增速、产业结构变动趋势以及居民生活用电水平的变化而相应变化。2 0 0 1 2 0 0 5“十五”期间，我国G D P 年均增长速度达到9 5，人均G D P 年均增长8 8 t”。“十一五”期间节能降耗将成为影响电力行业发展的主要因素，对高耗能行业的严控，将会降低电力需求增速。为了在2 0 1 0年达到单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低2 0
19、 的目标，专家预测电力弹性系数将低于“十五”期间，结合对“十一五”期间G D P 增长率的预测，认为“十一五”期间电力需求平均增速保守估计在1 0 左右 2 1。在全面建设小康社会的过程中，电力生产和消费在整个经济和社会活动中的重要性将越发明显，电力与经济、环境协调发展问题会越发凸显。为确保我国经济和社会可持续发展，必须坚持能源节约与开发并重的战略方针。开展电力需求侧管理是化解能源约束矛盾的有效手段，是解决能源环境问题的关键措施。1 2电力需求侧管理综述1 2 1 起源与发展电力需求侧管理(P o w e rD e m a n dS i d eM a n a g e m e n t，简称D S
20、 M)是国际上倡导和推行的一种先进的资源规划方法和管理技术【3】。它通过采取有效的激励措施，引导电力用户改变用电方式，提高终端用电效率；优化资源配置，改善和保护环境，实现最小成本电力服务所进行的用电管理活动，是促进电力工业与国民经济、社会协调发展的一项系统工程。电力需求侧管理发源于美国。1 9 7 3 年第一次世界石油危机爆发后，燃料价格飞涨，电力需求侧管理正是适应这一变化而兴起的新的能源管理方燕山大学工学硕士学位论文法。第二次石油危机爆发后，更多国家开始重视电力需求侧管理的研究和应用，目前已逐渐扩散到加拿大、欧盟国家、日本、巴西等三十几个国家和地区。2 0 世纪9 0 年代初，电力需求侧管理
21、引入到我国，1 9 9 6-2 0 0 0 年期间，各省(市)先后开展了多种电力需求侧管理示范项目，取得了一定的经验1 4 1。特别是2 0 0 2 年以来，电力需求侧管理在我国进入了一个较快发展的时期。1 2 2 国际经验及启示国外实施D S M 的成功经验，概括起来主要有以下几点晰】：1 2 2 1出台相关法规政策一是制定法规，强制电力公司实施D S M 项目；二是对发电厂污染物排放提出更高的标准；三是对主要用电产品制定最低能效标准和能效标识制度。1 2 2 2 建立经济激励机制许多国家出台了减免税收、低息贷款、财政资助、电价激励等经济政策支持D S M 工作的开展，包括系统效益收费、能源
22、相关税收、政府直接出资等，其中应用最普遍的是系统效益收费。此外，一些国家政府通过公益基金或其他财政来源直接筹资用于D S M，如新西兰设立了节能基金【6 J。1 2 2-3 鼓励电力公司发挥主体作用电力公司是实施D S M 的主体。如没有相应的配套措施，开展D S M 工作可能对其经济利益带来负面影响，为此英国等国家制定了针对电力公司的激励措施，主要包括成本回收、收入损失补偿等，以调动电力公司开展D S M 的积极性。1 2 2 4 通过市场机制开展能源服务节能服务公司以合同能源管理机制开展专业化的节能服务，已经成为美国、加拿大等国家利用市场机制开展D S M 的重要方式，促进了全社会节能项目
23、的实施。在美国，节能服务公司已经发展成为一门新兴产业。1 2 2 5引导终端用户参与D S M 电力公司通过开展D S M 宣传、培训、项目示范等活动，与用户直接交流，与节电产品制造企业和销售商建立商业联盟，引导用户接受并参与D S M；利用电视、报刊、广播等大众媒介宣传，以及产品展览、名人宣传、资料发放、现场交流等方式，提高全社会2第1 章绪论对D S M 的认知，为D S M 的开展营造良好的工作氛围。1 3 课题研究问题的提出电力需求侧管理包括的方面很多，这里我们主要研究如何进行负荷曲线的调节。在合理高效的原则下实现供方和需方共同的最小费用资源利用计划，这是负荷曲线调整的基本原则。负荷曲
24、线调整的直观效果是降低峰期负荷，提高低谷负荷，使负荷曲线平坦，从而使发电厂与输电设备的投入量可以延缓或减少，现有设备的利用率可以提高，运行效率得以改善。负荷曲线的调整除了改善负荷曲线的有功特性外，还可以在一定程度上减少网损，降低运行成本。这不仅可以减少电力系统的运营开支，还可以有利于环境保护。1 3 1目前负荷曲线调整的研究现状负荷曲线的调整可以有以下几种方法f 8 1=1 3 1 1 错峰移谷、削峰添谷措施在用电高峰时段减少电力需求，最简单的办法是通过负荷调节控制手段来强制实现。在电网峰荷时段，系统调度人员向用户发出请求信号，按双方事先约定的办法，经用户响应后，中断部分供电的办法称为可中断负
25、荷控制。这是一种使用户有一定准备的停电控制，一般可以取得较好的效果。在低谷时期，为了增加用户的需求电量，通常采用的办法是在低谷时段增加一些储热、储冷、提水、充电的负荷，而将积蓄的能量在原来的电力峰荷时释放出来使用。1 3 1 2 发展可中断、可减小费率用户这是电力公司与用户达成的一种用电协议。用户允许电力公司在紧急情况下中断或减小部分用户的用电，而电力公司提供用户享受一定比例的折扣电价。这种办法一般用于具有自备发电机组的用户，使用户愿意在必要时承担自备机组投运的超支费用，对于一些具备大型储热、蓄冷设备的用户有时也可以承受这种减少供电的措施。可间断、可减小费率用户通常通过远方测量和定时自动控制系
26、统来进行管理。燕山大学工学硕士学位论文1 3 1 3 分时电价分时电价严格的定义是按小时计算的电价，精确地反映了各个时段的电能成本和收益，而峰谷电价则把负荷曲线的高峰、低谷与平均负荷时期给出了三种不同电价，其目的是为了转移高峰负荷。虽然其电价值与分时电价不同，但可以认为是分时电价的一种类型。通过详细计算得出的分时电价，可以用来实现对负荷曲线的调整。1 3 1 4 其他有些电力公司让用户占有公司的一部分股份，从而使用户可以分享经济运行带来的利润；也有些电力公司用经济运行带来的效益来补偿用户避峰所带来的额外开支，促使用户愿意对其生产工艺流程重新作研究，并对总体经济效益做出新的评估。1 3 2 遇到
27、问题2 0 0 2 年以来，面对电力持续紧张的困局，作为缓解电力供应紧张矛盾的有效手段，电力需求侧管理得到了全社会的极大关注。尽管我国电力需求侧管理工作取得了积极进展和明显成效，但随着经济重工业化特征的日益明显，加上生活水平提高带来的需求刺激，我国终端用电效率与国际先进水平的差距有进一步扩大的趋势。以北京为例从电力电量平衡角度看，主要呈现三高一快的特点1 9 1：“三高”是高用电增长率、高负荷率和高发电设备利用率I 钉。进入新世纪，北京电网年用电量持续保持两位数增长。“一快”是电网最高负荷增长快。北京电网及各省市电网近年来最高负荷增长很快。电网的安全可靠经济运行面l 临着经常性且实质性的严峻考
28、验。据国家电网公司预测今明两年我国电力供需矛盾将有所缓和，这主要是由于需求侧管理发挥了重要作用，最大限度地满足了社会用电需求。但是我国电网的高峰负荷增长很快，电网负荷率逐年下降，峰谷差逐年拉大，造成发电资源的很大闲置。我国的峰谷比为1：0 0 7，美国的谷峰比为1：0 2 5，日本、德国、英国、法国和俄罗斯的谷峰比分别为：1：0 4，1：0 2，1：0 3 5，1：0 3 5，1：0 5 2 1 I o,I H。由此可见，我们面临的调峰任务和压力仍是非常严峻的。因此，加强对我国各地区、各产业的负荷特性的研究，以及气候、气温、电价、产业调整等因素对负荷影响的研究，充分利用各地区的峰谷差、4第1
29、章绪论时间差，发挥电力系统联网特性，削峰填谷，电力需求侧管理工作的效益可以更充分的显现出来 1 2,1 3 。1 4 课题研究的主要内容综上所述，对于我国这样一个人均能源资源匮乏的发展中大国来说，坚持开展电力需求侧管理，深入挖掘这一宝贵的隐性电力资源，并将工作落实到实处，是当前及今后我国面临的一项长期战略任务。本课题以调节电网、气网负荷为目的主要开展了以下几方面的研究工作：(1)以北京地区为例分析研究了目前冬夏季天然气和电力的季节性负荷曲线特点，利用其谷峰差距较大并且互补的特点，以注重经济性和实用性为前提，以改善电网和气网的管网利用率为目标，提出对居民小区现有供暖设备进行改建的方案。(2)将整
30、个运行方案分为夏、冬两季，根据不同的电、气负荷状况及用户需求，采用不同的设备及运行方式，并对运行方式进行具体分析研究。(3)对多种数学规划方法进行比较分析，选出最适合的方法，进一步对系统及设备的运行进行优化。首先建立数学模型，确定合理的目标函数和约束条件，然后使用适当的数学优化方法求出最优解。(4)采用敏感性因素分析法等进一步对影响系统运行的各相关因素进行分析研究，找出最主要的影响因素进行重点讨论。(5)最后将经济学理论运用到电力需求侧管理中来，对项目进行评估，便于对方案进行理论的投资及盈利预测。燕山大学工学硕士学位论文第2 章电网气网负荷调节方案设计2 1不同形式能源特点分析长期以来，我国的
31、能源消费以煤炭为主，燃煤锅炉作为热源有很多优势，如我国煤炭储量丰富，价格相对较低等。但其缺点也逐渐为人们所知，煤在燃烧过程中会排放大量的气体和固体污染物【”J。天然气供热因具有便于输送、便于调节、现场不需固定容器储存等特点，得到迅速的发展。燃烧天然气可比燃煤减少氮氧化合物4 5、C 0 5 2，比燃油减少氮氧化合物6 3、C 0 2 6 1 1 6 1。目前，天然气产量和需求的矛盾，气价较高和当前用户收入不高的矛盾也将在一定程度上制约天然气供热的发展。燃油锅炉由于供热流程简单、人工管理费用和设备维修费用低，无需排烟和灰渣处理，因而应用越来越多。但是我国的石油资源并不容乐观，石油的供需矛盾将会日
32、益突出I l”。电采暖具有调节灵活、低污染、效率高、便于调节等的优点。不过按能源利用率来评价，用高品位的电能直接转化为低品位的热能，是对能源的极大浪费。电热采暖的一次能源利用率不高于3 0【l”。具体应该选用哪一种供能技术，是由我国能源政策、环境保护、电力供应政策、电力消费、其他供热方式和市场经济规律等综合因素影响和决定的。2 2 北京市终端能源的比较分析以上是对我国整体能源情况的分析，以下将以北京市某小区为例对能源情况作深入分析。目前北京市的终端能源主要是电力和天然气。当前由于电力和天然气的价格不合理和不正当的竞争，电力和天然气的利用都不尽合理。电力负荷曲线里现明显的冬低夏高状况。夏季制冷高
33、峰用电负荷急剧增加，电力设施不堪重负，而冬季大多数时间又会出现设备利用不足，其标么值示意图如图2 1 所示。6第2 章电网气网负荷调节方案设计(标么值)lO 90 80 70 6O50 4O 30 2O 10份)图2 1 北京市某小区年电网负荷曲线图F i g 2-1Ay e a rl o a dc u r v e so f p o w e rl i n ei no n ed i s t r i c to f B e i j i n g在天然气应用方面，除了居民的气灶用气和燃气厂的发电用气外，由于采暖锅炉“煤改气”，用于冬季采暖的用气量增大，天然气冬季消耗量是夏季的4 倍，天然气冬季峰值负荷是
34、夏季峰值负荷的6 倍以上，使得燃气管网的季节性负荷差逐渐拉大，呈现冬高夏低的状况，其标么值示意图如图2 2 所示。如果城市输气管网的用气量极不均匀，那么配备庞大的储气罐将是一笔巨大的开支。这就使得天然气输配设施的利用率大大降低，导致成本的增加。北京去年用电最高峰时，尽管不少部门已经拉闸限电，但天然气管网中竟有7 8 的容量被闲置，而这些天然气容量如果使用直燃机制冷可以减少2 2 0 万千瓦的空调用电负荷【2”。电力、天然气的这种情况对双方都十分不利，而且随着全面建设小康社会的发展，电力、天然气在空调、采暖和热水供应方面应当重新定位。(标么值)lO 90 80 70 60 50 40 30 20
35、 10月份)图2-2 北京市某小区年气网负荷曲线图F i g 2-2Ay e a rl o a dg l f f V e$o f g a sn e t w o r ki no n ed i s t r i c to f B e i j i n g7燕山大学工学硕士学位论文城镇供热体制改革取消采暖包费制以后，消费者自行选择空调、采暖、热水供应方式时，将从自己的经济负担来考虑问题。如果不利用天然气搞民用建筑空调、采暖和热水供应，而把天然气供应大型纯发电厂，那么由发电厂发出的电力供民用建筑空调、采暖和热水供应，不仅投资大，而且能源利用率会大大降低，显然不合理。2 3 供能情况分析2 3 1冬季供暖情
36、况分析目前集中供暖仍是居民的最佳选择，除了集中供暖，一部分市民也采取了其他的采暖方式。不少人认为，凡是现代化的采暖设备，都是科学的、环保的、节能的、适用的，这其实是一个误区。实际调查后可以发现，这些看似先进的采暖方式，仍存在不少弊端。“买得起房，供不起暖”，成了一些没有集中供暖的住户中比较常见的问题。而前几年被部分媒体推崇的地热供热似乎并不被看好。地热供热是利用地下水，通过热泵来提升温度，达到供热的效果。但实际上一方面水资源紧缺，地下水更要多加保护；另外，从供热本身来看，地下水含硫量较高，对管线会造成污垢，不利于后期维护。因此，这种方式并不适合大规模采用。实际调查后可以发现，这些看似先进的采暖
37、方式，存在着不少弊端。表2 1 为各种供暖方式的比较1 2 5-2 7 。各种供暖设备根据不同的性能有不同的适用范围和使用方式，适合的才是最好的。冬季天然气8 8 用于供暖，近几年冬季气温持续降低，给天然气供应带来一定的压力。根据燃气集团测算，在冬季用气高峰时节，北京市每天至少需用天然气2 2 0 0 多万立方米。2 0 0 5 年天然气用量达到3 1 7 亿立方米，比2 0 0 1 年增长1 5 倍左右。根据专业机构测算，为确保北京2 0 0 8“绿色奥运”目标的实现，在未来三年间，北京还将加大天然气等清洁能源的使用力度，2 0 0 8 年北京天然气用量将达到5 8 亿立方米i 2 3 1。
38、电加热供热技术在发展过程中一直存在着一些争议：有的强调用电加热供热是对二次高品位能源一电能的浪费。另外也有一些观点认为应该发“以气代煤”。要正确分析电加热供热问题的利弊，应该从我国整体能源发第2 章电网气网负荷调节方案设计表2-1 各种供暖方式比较表T a b l e2-1T h ec o m p a r i n gw a t c ho f d i f f e r e n th e a t i n gm o d e方式优点缺点适用不能按住户需要安捧采暖季，采暖费用固定，技术、设备落市政热大型高层住安全，清洁、方便后，效率低，施工、运行、维力管线宅社区修水平跟不上，造成运行不好，供热质量没保证费
39、用略微有些高，并且用户不住宅小安全、清洁和方便，并且采暖时间中型住宅社住也得交钱，否则会影响其他区锅炉可由小区业主协调决定，省钱合理区层的供暖用户自由控制采暖时间以及温度，燃气排放有空气污染等问题，户式燃节能、省钱；有的还可同时提供生郊外低密度并且也存在安全隐患，其检修气炉活热水，可安装在墙体上、房间角住宅维护难度大。落里户式中档次高、外形好、舒适度高，买房成本高，使用这种机组冬季需饭店及高档央空调时多由开发商免费赠送设辅助热源公寓舒适性好，室内温度梯度小，温度低温地均匀，易于铺设，省空间，便于分维修麻烦；对楼的层高有影响；精装修高档板辐射户温控和计量，比大部分采暖方式地板铺地毯将影响采暖效果
40、公寓采暖节能2 0 9 6 左右取消了传统的水循环供暖方式，不电热膜为避免局部过热，不能覆盖其密封、保温、会发生跑冒滴漏事故。温度自然、采暖系它物体，不能在顶棚钻孔、钉隔热性强的舒适，无干燥感，使用寿命长，省统钉子等节能型住宅空间占地面积小，安装简单，操作便利，家用电抢高峰电，作为家庭采暖设备同时也能提供生活热水。舒适性高别墅锅炉前期投入较大，运行费用较高具有多种时段、不同温控顸设功能9燕山大学工学硕士学位论文展电加热供热技术取代热电联产和集中供热，甚至提出“以电代煤”、“以气代煤”。要正确分析电加热供热问题的利弊，应该从我国整体能源发展状况和消费政策的实际出发，结合我国环境保护的总体要求，考
41、虑电力消费在市场经济中的自身调控能力来分析。在美国，8 0 的城市实行的是电采暖，其它一些发达国家，诸如加拿大、德国、法国等国的电采暖均在5 0 0,4以上，而我国却很低。2 0 0 5 年底北京市政府出台新政策，即北京用户每年从1 1 月1 日起至次年的3 月3 1 日止，都享受低谷用电优惠；低谷优惠时段为2 3：0 0 至次日7：0 0。低谷优惠时段不区分用电性质、供热对象，一律按0 2 元千瓦时计费，其他时段电价不变。如何合理利用这优惠的低谷电，是我们要考虑的关键。2 3 2 夏季供冷情况分析空调负荷对城市夏季电力负荷的影响越来越显著，极端气候(持续高温、潮湿闷热、持续低温、干旱、持续洪
42、涝)对负荷及负荷特性影响越来越显著。空调负荷集中在电网负荷高峰期，按我国的气候条件，年均工作时间小于8 0 0 h，空调使用期内平均负荷率只有4 0。电力空调供电的这部分发输配电设备一年里只利用几百个小时，利用率极低，难以用正常的电费回收来弥补其损失，导致发电成本上升，最终会使电力工业的利润率降低，或者转嫁到用户身上造成高电价【2 8】。由于工业用电的原因，城市白天用电负荷较高，夜问仅有少量居民用电，其中空调占用4 0。为解决制冷的高用电问题，若采用先进的蓄冷技术，利用夜间的低谷电来蓄冷，虽能缓解平均日谷峰差距达到短期的调峰目的，但对于长期的季节性天然气调峰来说作用就不显著了。因冬季采取的节气
43、措施而导致天然气全年的购买量减少必然会造成供气公司和电力公司之间的矛盾。而热电冷联产系统在生产工艺上要求发电机并网发电，由于发电后用户的购电量减少，也会触及供电部门的利益。虽然国家明确规定鼓励发展热电冷联产，但是仍存在推广难的问题。所以如何缓解因新的供暖制冷系统改进而造成的购电、购气量减少而损害供电、供气部门利益，l O第2 章电网气网负荷调节方案设计而产生的并网困难的矛盾是我们要重点考虑的。2 4 具体方案设计2 4 1 方案试点的选择必须根据城市的经济实力和技术实力进行慎重的试点。试点一定要选在有稳定的热负荷，技术管理水平较强的人口密集地区。这样，开支的适当提高完全可以用较高的环境改善效益
44、来抵消，使居民得到真正的实惠，这样试点才能成功，才能逐步推广。着重从环境改善效应措施来看，城市集中供热部分，无论采取热电联供或大型热水锅炉供热，都有可能采用高水平的洁净煤技术来解决，且供热点一般离人口密集区较远，可不作为天然气替代的先行。需要解决的重点应该是分散的小锅炉和小区供热部分。从技术经济上看，改造2 t h，4 t h 小锅炉技术上困难，经济上不可行。只有通过城市的改造，逐步集中至小区才比较容易现实。要选择小区的规模，不能盲目追求大。燃气轮机的效率主要取决于燃气的初温，而与机组大小的关系较小，因而配置灵活，特别适合于我国大院式(一定规模的小区)的联供模式。我们这里主要选择临近商业区的居
45、民小区，因为是可中断负荷区，所以便于实现供电方式的切换；又因为临近商业区，电网负荷压力较大，会有在负荷高峰期被拉闸限电的可能，所以更愿意接受这种新的供能方式。2 4 2 方案内容概述综合全年电网和气网的负荷曲线分布情况，可见其都具有季节性负荷差较大，且正好互补的特点。我们得出最好的平衡办法就是采用冬夏季相结合，在冬季多用电的背景下，夏季多用天然气，达到设备改造前后，两种能源全年购买量的基本平衡。虽然在夏季的电销量相对减少，但是由于我们采用了冬季的电供暖系统，会多消耗电，虽然从全年整体电量的消耗看，与采用新的供能系统之前相比，没有太大差别，但是却可以调整全年的电力和天然气负荷差，缓解电网和气网压
46、力，达到了节约电力的目的。同时可以避免因购电、购气量减少而损害供电、供气部门利益而产生的并燕山大学工学硕士学位论文网困难的问题。居民小区集中供暖锅炉房技术改造方案如图2 3 所示，通过控制安装在小区送水管道进水口的控制阀，来切换供能方式。充分利用已有的封闭式循环供暖管道，改建成一套可以夏季供冷冬季供热的综合供能设施。图2 3 系统运行工况示意图F i g 2-3Ad i a g r a m m a t i cs k e t c ho f t h es y s t e mr u n n i n g1 2第2 章电网气网负荷调节方案设计2 4 3 设计步骤供能系统优化的选择必须同时考虑到系统的经济
47、性、能效性、可行性及其他可能会影响到系统实施和运行的其他因素。主要包括以下几方面：原动机的容量及台数，热回收装置，能源价格及供应情况，与电网的连接方式及系统的运行模式。一个系统的完整优化设计应包括以下三个阶段：一是系统初步评估；二是可行性研究和系统选择；三是深化设计。2 4 3 1系统初步评估目的是考虑热电联产应用于所研究对象的适用性和经济性问题。在这阶段中主要考虑的内容有：(1)热、电负荷的需求水平；(2)在考虑采用热电联产前还有哪些可以利用的节能技术；(3)有无影响热、电负荷需求的因素存在；(4)热电联产系统所需的建筑空间能否满足；(5)与城市电网、热网的连接能力；(6)热电机组对系统其它
48、设备产生的影响。2 4 3 2 可行性研究和系统选择这是一个关键的阶段，它将决定方案是否可行及其最佳系统配置。在这一阶段主要考虑的内容有：(1)当地能源供应的价格，以及相应的能源政策等；(2)选择合适的热电技术以满足各种负荷需求；(3)设备台数和容量的选择。从提高能源利用率的观点出发，热电装置产生的烟气余热应尽量利用；(4)运行模式的选择；(5)当系统组合发生改变时(如热电技术，设备的台数和容量，辅助装置及运行模式等)，重复以上三步骤；(6)选择性能最佳的系统，在该过程中总是遵循一元的或多元的目标准则；(7)研究所选择系统的环境效应及社会效应。一般来说由于系统组成结构及运行模式的复杂化，详细的
49、研究是比较燕山大学工学硕士学位论文困难的。可以借助一些商业化的计算机辅助设计程序，而这些软件都有各自的应用范围和研究深度。更进一步的思想是将数学规划的方法和最优化理论运用到系统的设计与运行中来。2 4 3 3 深化设计在第二阶段的工作完成后，下一步的工作是必须收集更为详尽和可靠的负荷资料并重复第二阶段中的(3)，(4)两个步骤，目的是为了验证系统的主要性能，有可能会作些小范围的修改。本文主要对第二阶段的工作进行了介绍。2 4 4 优化方法研究最优化就是在复杂环境中遇到的许多可能的决策中，挑选“最好”的决策的科学【2 9 1。最优化方法即求最优决策的方法。数学规划是最优化理论的一个重要分支，它是
50、指厅个变量对单目标(或多目标)函数求极小(或极大)，而这些变量也可能受到某些条件(等式方程或不等式方程)的限制。数学规划模型的一般表达式为：O p t：厂G)，X R”s J：e G)=0，i E=l，2，)c，G)0，i I=p+1，+2，z+埘(2-1)在公式(2 1)d P，厂b)为目标函数，X 为疗维向量，即x=G。，x：，X。)，称为决策向量；O p t 表示对目标函数优化，一般求最小或最大极值点；C G)=0，i E 及c，G)0，i I=+1，1+2，“朋 为约束条件，s t 是s u b j e c t t o 的缩写，表示目标函数的解需满足约束条件中的等式或不等式组。数学规划