集中供热系统调峰供热方式研究.

燃煤 独立运行
燃气
综合
集中调峰 分布调峰
独立运行 独立运行 联合运行 联合运行
设计工况下不同供热方式的 一次能源利用效率
0.60
0.50
0.481
0.40
0.30
0.353
0.424
0.416
0.399
0.20
0.10
0.00
燃煤锅炉 燃气锅炉 独立运行 独立运行
综合
集中调峰 分布调峰
联合运行 联合运行 联合运行
燃料消耗量
5.00
4.50
4.37
4.00
耗煤量，万吨 耗气量，百万立方米
3.50
3.00
2.50
2.00
1.90
1.83
1.50
1.17
1.19
1.00
0.95
0.50
0.00 独立运行方式
集中调峰方式
分布调峰方式
整个采暖季不同供热方式消耗的燃料量
在相同热源设备安装容量下，相同的调峰系数下：
相对于燃煤和燃气锅炉独立运行方式，燃煤与燃气联合运行方式具有较大的 节能优势；
• 联合运行方式中，与集中调峰供热方式相比，分布式调峰方式中承担 基础负荷的燃煤锅炉的使用时间更长些。
11/25
（3）不同供热方式的一次网和二次网运行温度
温度（℃） 温度（℃）
140.0
120.0
100.0
80.0
60.0
40.0 20.0
分布式调峰一次供水 集中调峰一次供水
分布式调峰一次回水 集中调峰一次回水
城市集中供热管网在初末寒期间的供热能力出现富余，在 采暖季大部分时间内热电厂未能实现满负荷供热运行，热 网输送能力过剩。
初末寒期间，现有的热电厂热源处于部分负荷状态运行， 造成供热能力过剩，与此同时燃气锅炉房开始大量消耗天 然气供热。造成优质天然气资源的大量消耗，供热成本增 加。
利用燃气进行集中调峰方式的输配能耗和管网热损失要大 于分散式燃气调峰方式。采用分布式燃气调峰方式可以降 低燃气集中调峰方式中城市管网的输配能耗和热损失。
0.0 -14.0 -12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 室外温度（℃）
不同供热方式的一次网温度曲线
90.0
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0 30.0 20.0
分散调峰热力站供水 分散调峰二次回水 集中调峰二次回水
分散调峰锅炉供水 集中调峰二次供水
初末寒期，城市热网供热能力存在富裕。热网周边大量燃气锅炉开 始耗气采暖；
一次网侧集中设置调峰热源，一次网在初末寒期也存在输热能力富 裕的现象。
西二旗小区锅炉房
实创热力
西三旗热力厂
科利源热电有限公司 宝能热力永泰小区锅炉房
华辰热力厂
二里庄锅炉房
科学园
北建工锅炉压力容器工程公司 望京蓝天供热中心
双榆树供暖所
参考方式 独立运行方式
104.7 29 21 58 29
104.7
对比方式 集中调峰方式
100.0 29 21 100 50 100
对比方式 分布调峰方式
104.7 29 21 58 29
104.7
• 集中热源和调峰热源的装机容量相同；
• 与独立供热方式相比，由于存在一次网热损失，集中调峰 供热方式的供热面积变小；
提高一次网的满负荷运行时间，使已有一次管网承担更 多采暖面积；
热网运行调节简单，易于实现快速调节，按不同热力站
需要供热。
85℃
燃气锅
用户
炉供热
60℃
130℃
集中供热系统 热源
换热站
85℃
用户
燃煤燃气独立供 热运行方式
70℃
60℃
调峰热源
130℃
集中热源
70℃
集中供热系统 热源
130℃ 70℃
换热站 换热站
南小营供热厂
北小营热力厂 花家地供热厂
北京正东电子
芍药居供热服务中心
冠城热力锅炉房 西开华辰物业管理中心
北京市三元热能中心
11
青塔锅炉房
六里屯供热厂 晨光家园供热厂
北京重型电机厂 集中供暖锅炉房
2
翠微南里锅炉房
甘露园供热厂 管庄京通新城
鲁谷锅炉房 青塔锅炉房
9
太平桥供暖分公司
广外供热厂
虎城小区供热服务中心
降低一次网的初投资，提高初末寒期的一次网供热输送能 力，降低一次网的热损失。
在热源设备相同容量条件下，与燃煤、燃气锅炉独立运行 方式、燃煤、燃气集中调峰联合供热相比，分布式调峰供 热方式的单位面积的采暖能耗最低、年运行费最低。
谢谢！
平原里危改小区锅炉房 华威联建供热厂
望园锅炉房
玉林供暖分公司
松榆里供热厂
翠林小区锅炉房
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科丰热力供应中心
负荷（W/m2）
60
50
40
30
ຫໍສະໝຸດ Baidu
20
10
0
11月
分散锅炉房
热电厂
热电厂替代燃煤或 燃气锅炉的潜力
12月
1月
2月
3月
存在的问题
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
燃煤锅炉供热负荷（MW） -14.0 -12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
25.0
20.0
15.0
10.0 5.0
独立运行 集中调峰 分散调峰
0.0 室外温度（℃）
不同供热方式燃气锅炉供热负荷
35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0
分散调峰方式 集中调峰方式 独立运行方式
室外温度（℃）
不同供热方式燃煤锅炉供热负荷
• 与燃煤和燃气供热锅炉独立运行方式相比，燃煤和燃气供热锅炉联合 运行方式中承担调峰的燃气锅炉负荷使用时间显著降低，承担基础负 荷的燃煤锅炉使用时间显著增加。
整个采暖季单位面积耗热量
• 设计工况下，燃煤锅炉与燃气锅炉独立运行方式与燃煤锅炉与燃气锅炉分 散调峰方式的一次能源利用效率相同。
• 由于燃气集中调峰锅炉存在一次网供热损失，其一次能源利用效率较低。
• 在整个采暖季，联合供热方式中分布式调峰供热方式的单位面积供热能耗 最低。
13/25
3.2 节能性分析
5/25
2 分布式调峰供热方式研究 2.1 分布式调峰供热方式应用形式
热电厂
一次网
二次网
热用户
燃气锅炉
小区管网
热用户
燃煤燃气独立供热方式
分布式调峰供热方式
在热力站二次侧设置小型燃气锅炉，作为调峰热源，与集 中热网联合运行；
集中热源仅承担采暖的基础负荷。
2.2 分布式调峰供热方式特点
提高集中热源满负荷利用时间。可大幅度降低供热能耗 和成本；
85℃
用户
60℃
调峰 锅炉
85℃
用户
60℃
燃煤燃气联合运 行集中调峰方式
燃煤燃气联合运 行分布式式调峰 方式
供热资源整合前后的供热负荷曲线
初末寒期：
减少分散热源的供热能力；降低天然气的消耗； 提高集中热源的供热能力；降低供热成本； 严寒期： 启动分散热源作为调峰热源。
负荷（W/m2） 负荷（W/m2）
集中供热系统调峰方式研究
张群力 北京建筑工程学院
目录
1. 应用背景 2. 应用形式及其特点 3. 技术经济性分析 4. 结论
2/25
1 应用背景
集中热源与分散热源配置需要优化
城市热网供热率低，30%；目前城市热网供热面积约1.5亿m2； 天然气供热用量较大，>40亿m3； 城市热网周边分布着大量燃煤、燃气锅炉房，供热面积约2亿m2；
10.0
0.0
-14.0 -12.0 -10.0
-8.0
-6.0
-4.0 -2.0 0.0 2.0 室外温度（℃）
4.0
6.0
8.0 10.0
不同供热方式二次网温度曲线
• 与集中调峰供热方式相比，分布式调峰供热方式在初末寒 期的一次网供水温度较高，一次网在初末寒期的供热能力 较大，一次网的热输送能力得到充分利用；
室外温度（℃）
分布式调峰供热方式
• 相同的装机容量下，同集中调峰供热方式相比，分布式调 峰供热方式可以避免调峰热源在一次网环节的热损失，基 础热源的使用时间更长，供热能力更大。
10/25
（2）不同供热方式的燃煤锅炉负荷和燃气锅炉负荷
燃煤锅炉供热负荷（MW） -14.0 -12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0
4/25
解决途径
• 将既有的城市集中供热热源与分布其周边的优质燃煤燃气 锅炉供热资源整合在一起；
• 将原有的分布式热源的供热用户纳入到城市集中供热体系 中；
• 在初末寒期利用集中热源为原有的集中热用户和分散热用 户提供基础供热负荷。
• 当严寒期集中热源不能满足所有用户供热需求时，启动集 中热网周边的分布式燃煤燃气热源作为调峰热源。
60
50
40
分散锅炉房
30
20 热电厂
10
0
11月
12月
1月
2月
3月
燃煤、燃气独立供热方式
60
50
40
分散锅炉房
30
20 热电厂
10
0
11月
12月
1月
2月
3月
分布式调峰供热方式 8/25
3 技术经济性分析
3.1 案例分析工况设定
初投资
采暖面积，万m2 燃煤锅炉，MW 燃气锅炉，MW 一次网，万m2 热力站，MW 二次网，万m2
• 与独立供热方式相比，分布式调峰供热方式的供热面积不 变。
9/25
供热负荷（MW） ---111024...000 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0
0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
温度（℃）
（1）不同供热方式的延时负荷曲线
35.0
30.0
燃煤锅炉独立运行
25.0
燃气锅炉独立运行
分布调峰
独立运行
独立运行
联合运行
联合运行
不同供热方式年运行费（折旧期20年）
在联合运行方式中，与集中调峰供热方式相比，分布式调 峰供热方式的年运行费更低。
15/25
结论
相对于燃气锅炉集中调峰供热方式，采用燃气锅炉分布式 调峰供热方式具有如下优点：
可提高承担基础供热负荷的燃煤锅炉的满负荷运行小时数 ，可提高燃煤锅炉的供热效率；
• 分布式调峰供热方式的二次网的供水温度较低，需要经过
调峰热源再热达到用户供热需求。
12/25
3.2 节能性分析
一次能源利用效率（%） 单位采暖面积供热能耗（GJ/m2）
0.72 0.70
0.71
0.68
0.66 0.64 0.62 0.60
0.60
0.64
0.62
0.64
0.58
0.56
0.54
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
室外温度（℃）
燃煤、燃气独立供热方式
60
50
40
30
20
集中调峰方式总热负荷 分布调峰方式总热负荷
集中调峰基础负荷 分布调峰基础负荷
10
0 -14.0 -12.0 -10.0 -8.0 -6.0 -4.0 -2.0 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
相对于集中调峰方式，分布式调峰方式的节能优势更大些；
分布式调峰供热方式的供热能耗最低，增加耗煤量，减少耗气量；
3.3 经济性分析
25.0 20.0
初投资年折旧费 燃料费 4.7
年运行费（元/m2）
15.0 7.3
7.0 6.2
10.0
18.3
5.0
8.9
10.2
9.6
0.0
燃煤锅炉
燃气锅炉
集中调峰