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某高校集中供热系统负荷模拟及分析研究

某高校集中供热系统负荷模拟及分析研究

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作者：崔棉善天津大学

学位级别：硕士

集中供热由于存在较大的系统热惯性、建筑热惰性,以及用户用热模式的时变性,实际的供热过程均存在不同程度的供需不匹配及能源浪费。为避免热源侧或用户侧超供的情况,本文针对天津市某校园集中供热系统,围绕楼宇建筑群及不同用户热力入... 详细信息

集中供热由于存在较大的系统热惯性、建筑热惰性,以及用户用热模式的时变性,实际的供热过程均存在不同程度的供需不匹配及能源浪费。为避免热源侧或用户侧超供的情况,本文针对天津市某校园集中供热系统,围绕楼宇建筑群及不同用户热力入口建立热负荷模型,并进行模拟分析研究。主要内容包括:为了解决楼宇建筑群供应的热量与用户需求热负荷不相匹配的问题,考虑以建筑群用户目标需求室温来匹配需求侧负荷,从基本传热方程出发,考虑了室温和综合气温与负荷的相关性,基于热网历史数据标定模型参数并建立楼宇建筑群负荷模型,将2019-2020供暖季以及2020-2021供暖季作为2个案例,进行模型标定及验证,模拟及分析。结果表明,模拟整个供暖季的日负荷,案例1、案例2年负荷模型值与实际值相对偏差分别为2.3%、0.01%。结合相关规范设定目标室温算例,案例1两个算例的年负荷分别可降低11.5%、32.2%,案例2两个算例的年负荷分别可降低26.5%、38.4%。模型给出了2021-2022供暖季每天的目标能耗及实际能耗,与去年同期比较,气温略高于去年,报修次数大幅减少,室温满足热需求。低区2021-2022运行43天,与去年同期比较,能耗降低了17%,考虑气温因素修正后的节能率为10.16%。为避免用户侧超供的情况,结合能源中心热源侧的调节,尽可能在足够小的时间尺度与空间尺度实现“按需供热”,提高整个系统的运行效率,在研究了热源侧负荷模型的基础上,针对末端用户管控的热力入口建立负荷模型,包括基础负荷模型和基于机器语言(双向LSTM网络)简单模型的热扰动态修订模型,可兼顾长期趋势的掌控和短期预测的精度。经模型模拟分析,在同样能耗水平的情况下,参考模型负荷运行可显著提升供热质量,保证用户热舒适度,如34#入口及14#入口2020-2021供暖季实际室温在4°C～5°C范围波动,若34#入口按照目标室温23°C,14#入口按照目标室温22°C运行,年负荷基本相当。结合系统实际运行及用户需求,适当降低目标室温,采用分时分温分区模型,可很大程度地避免过度供热,显著实现节能减排,分析34#和14#入口,考虑分时分温,负荷显著降低,相比实际负荷,目标负荷分别减少10.6%、24.6%。对该校某能源站的集中供热系统中某独立建筑4个热力入口2020-2021供暖季进行一周调节试验,对试验结果分析。结果表明,该热力入口智能控制方法适用于管控建筑入口的能源站锅炉供水温度以及流量波动不大的场景,该期间如11.8-11.20日实际日负荷与目标负荷相对偏差可控制在15%以内。与采用传统调节方式相比,试验调节阶段在满足室内温度需求的同时,供热负荷显著降低,考虑气温因素后负荷降低率为22.47%～36.48%。

关键词：集中供热负荷模拟楼宇建筑群热力入口按需供热分时分区

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