【摘 要】
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随着我国经济的发展和社会的进步,城镇化进程快速推进,大量建筑群涌现,能源使用与能耗分布相较于以前更加集中,区域供冷供热系统由于占地面积小、设备容量低、规模化使用可再生能源等诸多优点受到了越来越多的关注。但是,区域供冷供热系统的冷冻水输配距离变长,导致其输送能耗提高,因此,有必要准确掌握输配管网的水力特性与热力特性,制定有效的水系统控制策略,从而降低区域供冷供热系统的输配能耗,提升其整体的经济性与节
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随着我国经济的发展和社会的进步,城镇化进程快速推进,大量建筑群涌现,能源使用与能耗分布相较于以前更加集中,区域供冷供热系统由于占地面积小、设备容量低、规模化使用可再生能源等诸多优点受到了越来越多的关注。但是,区域供冷供热系统的冷冻水输配距离变长,导致其输送能耗提高,因此,有必要准确掌握输配管网的水力特性与热力特性,制定有效的水系统控制策略,从而降低区域供冷供热系统的输配能耗,提升其整体的经济性与节能性。首先,针对重庆市某区域供冷供热系统建立了环状管网水力计算和末端用户热力调控的理论模型,通过参数辨识的方式对理论模型进行求解,也计算与校验了各用户的换热面积与阀权度。同时,基于MATLAB与SIMULINK联立搭建了仿真模拟平台,为确保末端用户的调控能力,对PI控制参数进行了整定,确保供水温度能控制在±0.2℃内。此外,对该系统的输配外网现状进行了调研与实测,发现存在严重的“大流量,小温差”问题,对其主要原因进行了分析。然后,在干管定压差的控制方法下对环状管网的水力特性进行了研究,当主动支路产生流量变化时,越靠近主动支路的用户水力失调度越大,相反,越靠近水泵的用户水力失调度越小,且环网中压力平衡点会向远离主动支路的方向“漂移”。进一步地,将末端用户之间相互的水力失调影响因素进行解耦,确定了主要影响因素为主/被动支路的变化流量与位置,总结了影响规律,并对其提出了影响的量化指标:转移系数与流入系数,转移系数可以描述主动支路转移至其余用户流量的多少,而流入系数可以量化流入被动支路流量的占比,以此建立用户之间水力失调影响的计算模型。接着,针对环状管网的热力特性进行了研究,发现主/被动支路的负荷大小与位置主要对末端用户水力特性产生影响,进而影响到热力特性,除此之外,末端用户的换热性能也会对热力特性产生影响。同时,总结了末端用户分别作为主动支路与被动支路时流量与换热量的关系:作为主动支路时,通常负荷波动较大,用户的换热量与流量呈现上抛曲线的关系,换热量随流量的增大而增大,但流量越大,换热量增加的幅度越小;作为被动支路时,通常流量变化不大,特别对于负荷率较高的用户,流量与换热量的关系可以近似为线性关系。最后,根据水力特性与热力特性的理论分析,提出了基于水力特性的变压差优化控制方法,其在基于最不利热力末端变压差方法之上对压差值进行了优化,并且该控制策略即使在末端用户未全部安装电动调节阀也完全适用。通过对区域供冷供热系统的仿真测试,基于水力特性的变压差优化控制方法可以降低压差设定值,相较于定压差控制方法与基于最不利热力末端变压差方法,供回水干管温差可分别提升0.63℃与0.48℃,且可分别节约23.5%与10.3%的能耗。
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