燃气调峰供热系统热源组合模式及其优化
姓名:郭宇申请学位级别:硕士
专业:供热、供燃气通风及空调工程
指导教师:李锐20081201
摘要随着城市供热的发展,供热系统的节能日益受到重视。目前城市集中供热已经向着多热源形式发展,对供热系统节能及提高热源使用效率进行研究具有重要意义。本论文对燃气调峰供热系统的热源的组合模式进行了研究,首先使用数学分析的方法建立了设置调峰热源的供热系统年计算费用计算模型,编制了计算分析程序,并运用此程序分析了不同城市,供热指标的调峰供热系统最佳调峰系数和与此调峰系数对应的主热源最佳调节温度,主热源在采暖初末期最佳运行负荷。利用灰色理论中的灰色决策理论建立了设置调峰热源供热系统的综合评价数学模型,编制了综合评价分析程序,利用此程序可以对调峰热源位于一次网或二次网,采用燃气调峰热源或燃煤调峰热源的方案在经济性、安全性、环保效益、稳定性和可实施性方面对比分析,最终以各方案的综合效果测度值为衡量指标确定最佳供热方案。关键词:调峰供热系统热源组合模式综合评价ABSTRACTWithenergydevelopmentofthecityheatingsystem,moreattentionhasbeenpaidtotheconservationofheatingsystem.Atpresent,citycentralheatinghasbeentowardstomulti-heat-source,whichhasimportantsignificancetostudyenergysavingofheatingsystemandimprovementenergyutilization.Thispaperstudiescombinationmodelofgaspeak—shavingheatingsystem,andestablishescalculationmodelofannualCOStforseRingpeak—shavingheatingsystembymathematicalanalysismethod,thenanalysisoptimumpeak—shavingcoefficientofpeak—shavingmainheatheatingsystemanditscorrespondingoptimumindifferentcitiessourceadjusttemperatureofsourcebyatcalculationearlyanalysisprogram,optimumendoperationloadofmainheatandofperiod.Weestablishedheatingcomprehensivesystemanalysisbyevaluationgraymathematicalmodelsettingpeak—shavingusingdecisiontheory,andcompiledcomprehensiveevaluationheatingsystemorprogram,whichcomparativeanalysispeak-shavingofprimaryandsecondarynetworkbyusinggaspeak—shavingheatingsystemschemeintheareaofeconomy,safety,environmentalbenefit,stabilitycoaltheandfeasibilityofimplementation,finallyestablishedoptimumheatingschemetakingcomprehensiveeffectmeasure.valuedasmeasurementindexofallschemes.keywords:peak-shavingheatingsystemcomprehensiveevaluationheatsourcecombinationmodel北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师的指导下进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:秀晦日期:如D9年/月V-"日锺iji酽F≯新≯:≯ii阿雕盎“““。kljI-"m””””_’”…‘城镇建筑采暖占全国城镇建筑总能耗的40%,为建筑能源消耗的最大组成部份。2004年建筑总能耗标煤1.7亿吨,占2004年总煤耗的12%,电力5900亿度,占2004年电力消费总量的27%,其中城镇建筑采暖面积65亿m2,能耗1.3亿吨标煤。我国城市供热系统的现状及存在的问题:(1)热源效率普遍较低随着人民生活达到小康水平目标的实现,国家在能源上提出了节约与开发并重的方针,在城市环境保护和节约能源上采取了一系列措施,各地方城市供热产业得到了迅猛发展,形成了以热电联产为主,集中锅炉房为辅,其他方式为补充的供热局面。据不完全统计,我国供热产业热源总热量中,热电联产占62.9%,集中锅炉占35.75%,其它占1.35%。其中,城市民用建筑集中供热面积增长较快,并向过渡区发展。在全国集中供热面积中公共建筑占33.12%,民用建筑占59.76%,其它占7.11%。其中热电联产一般采用高效率的电站锅炉,其热效率可达90%以上,在热能利用上通过汽轮机实现高品位热能先发电,汽轮机抽、捧汽的低品位热能用于供热,实现了能源的综合利用,降低了发电能源消耗,也减少了供热能源消耗。大型燃煤锅炉房的锅炉效率一般为75%“85%,而小型锅炉房的锅炉效率只能达55%”70%。采暖始末期供热负荷仅为最高负荷的40%或更低,整个采暖季节的平均负荷为最高时的70%,在采暖期绝大部分时间各热源的生产设备都在不满负荷状态下工作。(2)缺乏综合评价标准能源消费带来的环境影响日益严重,环境保护受到国际社会的普遍关注。人们在衡量财富的时候,不再只关注经济增长,环境状况成为人们福利和生活质量的非常重要指标;我国能源结构以煤炭为主,在能源消耗中,煤炭比例过高,在一次商品能源消耗结构中煤炭比例占67%,以煤炭为主的能源结构造成了我们能源利用率低、能耗高、环境污染严重。据建设部统计,我国供热系统年耗煤量1.3亿吨标煤,占建筑能耗的近40%,社会总能耗的9.9%,因此,我们应将环保效益评价列入供热系统综合评价的体系。安全性评价在欧美各国被称为“风险评估(RISkAsseeeoent)”和“风险评价”。其定义是:综合运用安全系统工程的方法对系统的安全性进行度量和预测,通过对系统存在的危险性进行定性和定量分析,确认系统发生危险的可能性及其严重程度,提出必要的措施,以寻求最低的事故率、最小的事故损失和最优的安全投资效益。目前我国在设计、检测等方面都对供热系统的安全性做出了规范,而在安全性评价的方面研究不多。近年来,由于我国专家、学者和研究人员对供热系统的深入、创新研究,大量的新技术、新设备被使用于供热系统,这为我国供热系统带来了发展的同时,也给供热系统的稳定运行4带来了很多不确定因素;在当今我国供热系统的迅猛发展的情况下,供热系统的故障会给我们带来很大的经济和社会损失,因此,供热系统的稳定性也应被作为综合评价指标之一;1.2国内外对调峰供热系统的研究和进展近年来,我国一些城市已经在进行供热系统的可行性研究或设计中,都采用了热电厂与外置多个区域锅炉房联合供热,形成了多热源联合供热系统的方案。哈尔滨工业大学的贺平教授根据一些工程实践和设计理论分析,对此问题作了比较系统性的介绍。并且对多热源联合供热系统各热源年采暖总供热量的计算方法作了介绍,为对其进行可行性研究和设计阶段的技术经济论证提供了依据。同时也指出双热源并联供热方式,虽然可充分发挥热电厂的经济性和提高热网的安全供热性,但需要增大一些管段的管径(考虑双向流动的可能性),特别是运行的水力工况复杂。根据国内现状,近期内不会有所应用【6】【7】哈尔滨工业大学盛晓文教授根据目前中小城镇的现行管理,对一般小城镇(或城市小区)的调峰形式进行了深入的分析并对热网管道调峰运行水力计算进行了探讨旧儿们“引。哈尔滨工业大学的沈锋强运用计算期内动态年总费用法和投资回收期法,结合集中供热专业的特点,构造了调峰锅炉房技术经济分析的数学模型n¨。清华大学的江亿院士提出了应大力发展燃煤燃气联合供热技术,就是以燃煤锅炉或热电联产生产的热量通过集中供热网,送到各热力站,承担采暖的基础负荷,再在各个热力站通过燃气锅炉对二次侧热水进一步加热,补充热量,满足末端的采暖要求“2儿埘.天津大学的由世俊教授提出了在供热二级网侧设置燃气调峰锅炉的二级调峰供热节能方案,并对其可行性进行了分析n制[151。中国建筑科学研究院李先瑞,北京市节能产品认证委员会陶毅对燃气(油)锅炉房供热系统的节能方法进行了深入研究,为调峰供热系统的研究提供了基础和方向”引。原苏联和东欧国家的城市供热,一直是以热电厂作为主力热源的集中供热模式,前苏联全国总需热量的35%是由热电联产提供的,总供热量的70%是由热电厂和区域锅炉房的集中供热提供的。莫斯科市的集中供热系统是世界上规模最大的供热系统,热电厂供热占全市用热量的60%,城市集中供热普及率接近100%n刀一些工业发达较早的国家如美、英、法等国家,早期多以区域锅炉房供热。最早利用地热资源为城市供热的国家是意大利和新西兰。此外冰岛、匈牙利、日本美国等也有应用。利用低温核反应堆供热的国家最早的是原苏联、瑞典和加拿大等n8¨埘前苏联供热专家从约宁给出了一种比较简单的热电厂和区域锅炉房联合供热的研究情S况㈨1,即汽轮机只有一种压力为P=O.12-0.25MPa的可调抽汽,纯供暖负荷,供热调节是按热网计算水温150/70℃进行集中质调解的。1.3国内外对供热系统综合评价的研究和进展随着“能源、环境、发展”成为当今最受关注的问题,国内外许多学者、专家对供热系统的环保性、安全性、稳定性等方面评价提出了构想:1.3.1供热系统环境、社会方面评价同济大学的杨建坤博士针通过对不同供热模式环境污染损失的货币化,提出一种评价小城镇供热模式优劣、与经济成本和环境成本相关的社会成本指标模型,并以我国不同地域的六个县级小城市为例,利用所建立的社会成本计算模型,对目前8种常见的供热方式进行了技术经济与环境指标的分析研究,根据研究的结果得出了小城镇供热模式的优化选择方案乜¨。华北电力大学的董万银同学应用能源利用系统统一性性能评价体系,从一个新的视角对污染控制的总量控制模型及其多目标优化方法进行了研究,根据不同的管理决策需要,建立了相应的可操作的总量控制模型,这些总量模型可根据总量控制的具体情况进行应用。就热电联产的环境效益进行了环境经济学分析方法研究,利用成本效益分析方法对热电联产的捧放效益和其他环境效益进行了分析探讨心2。。1.3.2供热系统安全性方面评价华北电力大学的刘学东同学探讨了火力发电厂安全性评价的主要内容,对安全评价内容进行了企业安全文化方面的补充;提出以逐项赋值评分法为主,针对评价项目的不同综合运用评价方法;制定了与火力发电厂特性相适应的评价程序及评价标准;指出安评实践中应注重其动态特性的体现,要符合安评常态化的要求,有效地结合危险点分析开展安全性评价;提出采用计算机网络技术可以实现安全性评价的动态化和经常化∞’。1.3.3供热系统稳定性方面评价波兰学者Boz‘enaBabiarz对供热系统的稳定性评价做了很多研究,提出了总体法和系统法两种供热系统稳定性评定方法,还提出了以系统稳定系数、平均故障时间或系统平均运行时间、热量短缺为评定指标的评定方法瞳劓。天津大学的郑雪晶针对二级网调峰供热系统的特点,得出了热网系统可靠性指标的计算方法。分析了调峰热源对热网可靠性指标的影响,并通过实例计算了在不同基础负荷系数下二级网调峰集中供热系统的可靠性指标“5‘。总参工程兵第四设计研究院的战泰文、哈尔滨建筑大学的邹平华教授和北京市机械局职工大学许春兰分析了了供热系统现有可靠性评价指标,指出了其计算公式的缺陷性,给出了供6热系统可靠性年可靠性评价乜51。1.3.4供热系统综合评价天津大学的薛玉伟同学对供暖空调冷暖源的模糊综合评价进行了研究,运用模糊数学多层次、多目标决策综合分析法对冷热源进行了综合评价㈣1。兰州交通大学的郑利娟和蔡觉先提出了灰色系统多目标综合效果测度方法.介绍了灰色系统理论及灰色决策方法:通过实例,从经济、环保、技术3方面对各种供热模式进行了分析比较乜71。南京航空航天大学的刘卫华教授利用模糊数学的方法,建立了多层次的供热系统综合评价数学模型并通过对具体实例的应用,证实该模型的可行性及合理性啪1。浙江大学的曹勇、陈光明和中国建筑设计研究院的许文发利用模糊数学方法建立了评价最佳供热模式的数学模型。通过引入优度概念,以该模型对各种供热模式从经济、环境和能源技术方面进行综合评价,确定最佳供热模式乜9|。西安建筑科技大学的常缨同学以住宅建筑各种类型采暖供热方式为研究对象。通过对现行住宅建筑各种类型采暖供热方式的研究,从能效、经济和环保为着眼点,通过对能效、经济和环保等一系列相关数据的比较,论证了各种采暖供热方式的优缺点,同时提出了一些建议和改进方案并对未来采暖供热的方式作了进一步的探讨m1。长安大学的李志芳同学分析我国供暖行业的现状和多种供暖方式并存的原因,总结各种供暖方式的特点及使用范围对各种供暖方式的经济、环境效益的综合分析,运用模糊数学的方法对各方案进行综合比较旧”。1.4本文主要研究内容及目标为引导、规范和促进建筑节能技术在全国建筑工程中推广应用,围绕我国发展建筑节能必须解决的突出问题,瞄准国际前沿,结合我国实际和潜在需求,科技部决定启动“十一五”科技支撑计划重大项目‘建筑节能关键技术研究与示范》。其中,将。供热系统节能关键技术研究与示范”列入十三个重点研究项目之一。。研究开发采用小型燃气锅炉与大型燃煤热电联产电厂或大型燃煤锅炉房联合供热的方式”是这一项目的六个研究内容之一。本课题主要内容是研究开发采用小型燃气锅炉与大型燃煤热电联产电厂或大型燃煤锅炉房联合供热的方式,确定调峰供热系统最佳组合模式。具体研究目标如下:1)以经济评价指标为目标函数确定最佳的调峰系数。2)对一次网调峰供热系统和二次网调峰供热系统进行分析。73)对以燃煤锅炉房做调峰热源的供热系统和以燃气锅炉房做调峰热源的供热系统进行分析4)建立确定最优的主热源与调峰热源组合模式的方法8第2章设置调峰热源的供热系统的基本技术理论2.1设置调峰热源的供热系统基本概念2.1.1设置调峰热源的供热系统的介绍在城市集中供热系统,为使热电厂取得最佳经济效益,应对热电厂的供热能力进行综合分析,正确地选择供热机组的形式及容量,确定供热方案。热化系数a是衡量热电厂经济性的宏观指标,一般Q在0.5’0.8范围内,这就说明建立热电厂之后仍有20%’50%的供热负荷不依靠热电厂,直接由调峰锅炉供给。调峰锅炉可以在建设热电厂时统筹解决,也可利用那些在建设热电厂以前,一些城市或生产企业已建成的数量和容量都相当可观的锅炉房,如果在建设热电厂时,将原有锅炉房全部报废,重新投资建设调峰锅炉房将会造成极大的浪费。而适当的保留一些容量较大、锅炉效率较高、布局合理的锅炉房作为供热系统的调峰锅炉,在高峰负荷期与热电厂联网运行,无论从经济性方面,还是安全可靠性方面都是最佳方案。对于新兴城市,进行热电联产集中供热规划时,为保证热电厂的经济性,建设一些分散布置的调峰锅炉房也是必要的m瑚1。因此,建立以热电联厂供热为主,外置区域锅炉房调峰供热为辅的联合供热系统有以下优越性:(1)电力部门从经济上考虑,愿意多发电,少抽高压气或直供新蒸汽。调峰负荷由外部解决,降低了热化系数,可使热电厂供热负荷平稳,可较长时间满负荷运行,有利于热电厂的经济运行。(2)解决了热电厂建设滞后于建筑区建设的矛盾。保留一些已建成的区域锅炉房,调节供热高峰负荷,可降低热电厂的建设投资。(3)设置外置区域锅炉房,对整个供热系统更有保障。热电厂主热源一旦出现事故,可由外置区域锅炉房部分供热,既起调峰作用,也有备用作用。2.1.2一次网侧设置调峰热源的供热系统9联合供热热力站站Q。t图2-1一次网侧设置调峰热源的供热系统调峰热源设置在一次网的供热系统的连接运行方式应依据调峰热源位置、主热源的热媒参数以及系统的调节方式等因素确定。目前常用的有两种连接方式,即并联连接和切断运行。当调峰热源设在热电厂外距主热源较近处、也可采用串联连接,即主热源出口的热水经高峰加热器再加热到设计温度后送往用户的两级加热方式。当调峰热源设在热电厂外且远离主热源较远或几个调峰热源比较分散时,则可采用切断运行的连接方式。即调峰热源只单独对某一部分用户供热,平峰时,全部用户热量均由主热源提供;高峰期,则把全部用户中的某一部分与主热源切断,由调峰热源单独对其供热‘驯【3研。调峰热源的容量由主热源与供热系统总负荷决定。当供热系统的热化系数为Q时,调峰热源的供热能力是Ctt=Q’一叫=(1一Q)QI。调峰热源与主热源的运行方式主要有以下三种。(1)串联运行热负荷高峰期,主热源出口的供水通过调峰热源再加热提高水温后送往用户。这种运行连接方式多在热电厂内进行。其运行方式相当于定流量变水温运行。调峰热源多为热电厂设置的高峰加热器,或者设在热网首端的调峰锅炉房。其调峰方式的供热原理图见图2—2中(a)(2)并联运行热负荷高峰期,调峰热源供出的热水与主热源供水混合同时送往用户,该运行方式相当于分阶段交流量质调节运行。调峰热源位置仍以热网前部靠近热源端为宜。其调峰方式的供热原理图见图2.2中(b)(3)切断运行热负荷高峰期,把调峰热源连同其供热范围内的用户一起与主干线切断而自成体系。从10而减少了基本热源的热负荷,这种运行方式是锅炉房作为调峰热源时经常采用的方式。其调峰方式的供热原理图见图2.2中的(c)33a)b)c)图2—2三种调峰方式的供热原理图1网路循环水泵2热电厂主加热器3.区域热水锅炉房4.换热站上述三种调峰方式中,对设有尖峰加热器的热电厂供热系统多采用第二种方式,对于调峰锅炉房多且距主热源较远或位于热网干线末端时,多采用第三种方式,而第一种方式较少采用。在第一种方式下,定流量运行,设计流量依据设计热负荷得出,依此作为选择管径的依据。第二种方式下,热负荷高峰期管段内流量也应达到设计负荷条件下的设计流量,因此,选择管径时也必须依设计热负荷条件下的设计流量。而在第三种情况下,热负荷高峰期间,某些管段的水流量反而减少,因此,只有这种运行方式才为热网管径的减少提供了可能‘捌。2.1.3二次网侧设置调峰热源的供热系统自热——用户——返回——燃煤热送往一热用——户一图2-3燃气燃煤联合集中供热网热力站流程图源供热网燃煤燃气联合供热技术是以燃煤锅炉或热电联产生产的热量通过集中供热网,送到各热11力站,承担采暖的基础负荷,再在各个热力站通过燃气锅炉对二次侧热水进~步加热,补充热量,满足末端的采暖要求‘12】。(1)二次网侧设置调峰热源的连接运行方式‘t41图2-4二次网侧调峰热源连接运行方式1阀门2流量计3调峰循环泵4燃气锅炉5换热站换热站的出水一部分被调峰循环泵送到调峰锅炉中继续受热升温,另一部分流经调峰锅炉旁通管,与锅炉出水混合后再向热用户供热。(2)二次网侧设置调峰热源的供热系统的特点:a)燃煤热源承担总的采暖热量的70%“80%,燃气热源承担20%“30%的采暖供热量。整个采暖季节燃煤热源恒定供热,可以保证较高的燃烧效率。b)二次网上的燃气调峰热源,可随季节变化,热源需求变化灵活调节供热负荷。c)当集中供热网出现故障,不能正常供热时,热力站的燃气锅炉至少可以提过一半的热量,避免采暖建筑的冻害,提供基本的供热量,提高了采暖系统的抗风险能力。2.2调峰供热系统热负荷2.2.1采暖年热负荷延续曲线热负荷延续图是用来表示整个热源或用户系统热负荷随室外温度或时间变化的图。热负荷图形象地反映热负荷变化的规律。对集中供热系统设计,技术经济分析和运行管理。都有十分重要的意义口引。为了绘制采暖年负荷延续曲线,必须首先绘制采暖小时热负荷曲线,然后根据小时热负12荷与该小时负荷的延续小时绘制该曲线。(1)小时热负荷曲线。我国采暖起始室外温度设定为+5℃,采暖室外计算温度采用历年平均不保证5天的日平均温度,市内采暖计算温度一般采用18℃,可用公式:Q’h=Qh芒悬计算各室外温度相对应的小时耗热量。以热负荷为纵坐标,室外空气温度为左方横坐标,可以先绘制小时热负荷曲线图(a)。(2)年采暖热负荷延续曲线。小时热负荷曲线和年采暖热负荷延续曲线可画在一张图上。因为热负荷Q是室外空气温度to的函数,即Ct=f(to);而每一室外空气温度to有给定的延续小时数T的函数,即Q_-f(T)。这样年采暖热负荷延续曲线可在小时热负荷曲线的基础上,以右方横坐标为延续小时数T绘制出,如(b)。在采暖期内历年平均温度延时小时数T可由当地气象部门提供,但该资料需要多年的积累统计,且不容易收集的齐全。所以在实际工程中可采用数学方法绘制出延续曲线,在设计中只要知道当地室外采暖计算温度t’o、采暖室外空气平均温度tar、采暖期天数N,则可用该方法绘制出年采暖热负荷延续曲线。计算公式如下,即t0=N稻.(2-1)t,to矿,●L5一tO、●,Rbh5<N<No--/Q’N≤5(2-2)’【(卜BoR2)Q’5<N<N’Rt一氍N一5T一120N≤5(2-3)5<N<N’即而2了;(2-4)(2-5)ll2—广=——产—一N一5T一120N,T’(2-6)p5-t’o02下瓦(2-7)热负荷,(;J/hF入6【0室外温度,。C一一T一一一一1\一I一一一一一l—je\三一ld一运行小时数,h(a)图2-5年采暖热负荷延续曲线式中:(b)t旷—-某室外温度,℃t’o.—噪暖室外计算温度,℃t。v-—采暖期室外平均温度,℃t广一室内采暖计算温度,一般取ti=18"CQ’——采暖设计热负荷,GJ/h;口——某一室外温度下的采暖热负荷,GJ/h;R广—呒因次室外温度系数;RlI_—弓E因次延续天(小时)数系数;N’——采暖期天数,d;N——延续天数;Bo-_温度修正系数;14lI——延续天(小时)修正系数;T’——采暖小时数,h;T——延续小时数,h。2.2.2调峰供热系统年耗热量QI热负荷,6J/hQ嗽///XQ础一b120延续小时数,hO5t。to。C(a)图2-6设置调峰热源的供热系统年采暖耗热量示意图(b)全年采暖总热负荷是年热负荷延续曲线的面积之和,即面积:O-d…e当热化系数为X时,调峰热源的设计负荷为:(1-x)Q。。调峰热源所承担的负荷为面积:a-b.f-c—a调峰温度为:t。bf-c—a-O主热源的设计负荷为:xQ一主热源所承担的负荷为面积:O-d—e—b_a10第3章调峰供热系统技术经济评价3.11技术经济评价的方法洲对于工程技术方案进行经济性评价,经常用的是经济效果的评价。为了确保经济决策的正确性和科学性,研究经济效果评价的指标和方法是十分必要的。经济效果是指人们在从事生产经营活动中或技术改造中所取得的劳动成果(或使用价值)与劳动消耗的比值:E=V/k式中:(3.1)E——经济效果;V_-一劳动成果或使用价值;l——劳动消耗。衡量不同技术方案的最优,可以采用经济效果最佳为标准:E=V/L=max(3—2)在集中供热系统方案中,使用价值中涉及的有用实物主要是热能、电能。劳动消耗包括劳动的占用和劳动的直接消耗两部分,前者主要体现在集中供热系统方案中的一次性基建投资,例如热源、管网、换热站和泵站初投资等,后者主要体现在项目建成以后的经常性费用上,例如燃料费、水电费、折旧及大修理费、材料费、工资福利费等。在进行集中供热系统方案的技术经济评价时,需要遵循以下几条原则‘蚓【351。(1)用户第一原则:衡量其经济效果的好坏,不仅应以最少的劳动消耗获得最大的劳动成果,而且应该真正满足人民的物质文化需要,对于供热系统而言,应保证必要的供热质量。(2)综合评价的原则:项目的经济效果从范围上可能涉及到政治、国防、社会和环境等各个方面的效果,从时间上也会涉及到从项目的设计、施工、投产直至服务期内的效果,从地域上又会涉及到全国、地区以及企业的局部效果等。因此,对集中供热系统方案的评价必须以系统的观点进行评价。(3)可比性原则不同的方案在技术经济的评价时,各个方案必须拥有比较的基础条件。其中包括预定目标的可比性;消耗费用的可比性;价格指标的可比性;时间的可比性。对于集中供热系统来说,只有当各个方案的设备都处于最优状态时,才可以说是可比的。(4)执行国家有关法规、标准原则国家标准一方面体现了国家的方针、和法规,另一方面也体现了有关勘察、设计、施工技术规范。在供热项目的设计中,除了满足本专业的规范以外,还必须满足有关的建筑标准、规划标准、电力标准以及土地法规等。】6(5)节约稀有资源原则资金和不可再生资源都是有限的,因此在选择使用上,充分考虑机会成本,使资源的使用达到效用最大。(6)正确处理各种矛盾关系原则技术经济中对项目的评价,既包括技术与经济的关系,又包括局部与整体的关系,既包括了宏观经济效益和微观经济效益,又包括了直接经济效益和间接经济效益,只有处理好这些矛盾才能选择出最优的技术方案。3.2技术经济评价方法的分类3.2.1按评价的手段分类按评价的手段分类主要有数学分析法和方案比较法两大类。数学分析法也称函数分析法,它是运用数学方法来进行方案的技术经济分析。其基本原则是根据技术方案的基本参数与各项费用之间的函数关系,建立经济数学模型,然后经过数算或图解分析,找出最经济合理的参数的有效范围。数学分析法的具体方法有微分法和系统分析法。微分法只能求得某一单一参数的最优解,因而只能解决技术方案经济评价中的局部问题,系统分析法可以求得多目标的最优解,但建立函数关系和计算都很复杂,以往在工程中应用也不多。随着电子计算机技术不断发展,这种方法已开始在工程中得以应用。例如国内一些单位对热电厂供热系统进行多目标(含机型、供热规模、供热参数等)的优化研究,就属于这种方法。方案比较法也称对比分析法,它是通过一组可以从各方面说明方案技术经济效果的指标体系,对实现同一目标的几个不同技术方案进行计算、分析和比较,然后选择最优方案的方法。方案比较法简单明确,考虑的指标因素比较全面,既可定性分析,也可定量计算。因此该方法是目前工程项目中进行技术经济分析和优化时普通应用的一种方法。3.2.2按评价的目标分类按评价的目标分类主要有收益法和费用法两大类。收益法主要是从项目建成后(直到服务期满)的收益(1ip劳动成果)的角度评价项目优劣,包括投资回收期法,补偿年限法和投资收益率法等几种。而费用法主要是从项目建设直到服务期满整个时段的费用消耗的角度评价,包括年计算期年费用法和总费用法两种。3.2.3按是否考虑资金的时间因素分类按是否考虑资金的时间因素分类主要有静态法和动态法。经济分析中不考虑时间因素对资金的影响的方法称为静态法。静态法分析计算简单,但这种方法并没有很好地反映资金与时间的关系,无法准确地反映经济领域中的真正经济效益。】7因而近年来一些项目开始较多地采用动态法进行经济分析。由于静法计算简单,在某些多方案比较优化时,也常常采用静态法,甚至在某—选定方案的一些粗略计算时,也采用静态法。3.2.4按评价的角度分类按评价的角度分类主要有宏观经济分析和微观经济分析。宏观经济分析是相对于微观经济分析而言。它是从国家整体和长远战略出发,研究和分析项目宏观效益的方法。主要是考虑项项目建设需国家付出多少代价及其给国民经济带来多大效益。微观经济分析是相对宏观分析而言,指的是从企业财务角度研究和分析项目自身的效益好坏,即项目建成后本身获利多少和有无财务生存能力。3.2.s按是否考虑不确定因素分类按是否考虑不确定因素分类主要有确定性分析和不确定性分析。在评价中考虑未来的年份某些因素(如电价、煤价)的变化对经济效果的影响为不确定性分析,反之则为确定性分析。不确定性分析一般可分为盈亏平衡分析、敏感性分析和概率分析等三个步骤进行。但是由于概率分析计算量大而复杂,所以一般情况下只做盈亏平衡分析和敏感性分析,有时也可只做敏感性分析。3.3设置调峰热源的供热系统经济评价数学模型3.3.1设置调峰热源的供热系统的经济评价的数学模型本文采用方案比较法进行设置调峰热源的集中供热系统的综合技术经济评价,以年计算费用为目标函数建立了经济评价数学模型,其中年计算费用是将初投资平均折算到生产期内每年的费用与年运行费用相加。年计算费用函数的主要框架结构如图3-1(其中主热源采用购热费计算):调峰热源初投资fl(q2)初投资年热力站初投资f3(mj)计主热源购热费f4(91)算燃料费fS(92)费运行费用电费f7(g)材料费fS(g)水费f6(g)一次网初投资f2(mj)工资费f9(g)大修费flO(g)图3-1设置燃气调峰热源的供热系统年计算费用结构图图中自变量均为调峰系数X的函数,具体如下:ql(x)——主热源设计负荷;q2(x)——调峰热源设计负荷;g(x)——熟源年总供热量;gl(x)——主热源年总供热量;92(x)——调峰热源年总供热量;mj——供热面积。调峰供热系统热源设计负荷、耗热量示意图:虱丽-C谢孙獭,h图3.2调峰供热系统热源设计负荷、耗热量示意图图中:ql(x)——主热源设计负荷;q2(x)——调峰热源设计负荷;qzIx)——主热源初期运行负荷。g(×)——熟源年总供热量;gl(x)——主热源年总供热量;92(x)——调峰热源年总供热量;mj——供热面积。t,【_一调峰热源开启温度;t广主热源调节温度;3.3.1经济评价模型的具体函数计算公式及计算方法1、初投资本文中的供热系统经济模型中主热源采用热电厂购热的方法,因此,供热系统主热源费用在运行费中体现。(1)燃气调峰热源初投资fl(q2):由设备费、建造费和安装费三部分组成。调峰热源的初投资应根据具体方案、设备进行预算,本文参考了某燃气锅炉厂家的设备报价和建造、安装指标,可根据具体方案调整。(a)设备费表3.1燃气锅炉报价设备型号(Mw)设备费(万元)4.2MW42.87MW65.510.5MW89.614MW119.5(b)建造费:1000元/m2(c)安装费:130元/m2其中:燃气锅炉房建筑面积指标如表3.2(参考‘锅炉房实用设计手册》):表3-2燃气锅炉房建筑面积估算指标设备配置建筑面积(m2)4.2MW‘3台8804.2MW+4台10007MW·2台1040(2)一次网初投资f2(mj):一次网初投资包括:建筑安装工程费、设备购置费、工程建设其他费用和基本预备费。本文中采用的一次网估算指标见表3.3(参考‘市政工程投资估算指标》第八册HGZ47.108.2007):表3-3直埋敷设、间接连接、民用热水网指标供热规模(万m2)建筑安装工程费(万元)设备购置费(万元)1004646.2291547.13202006696.5653923.07803008418.08941301.538040010961.66331821.024020工程建设其他费用(万元)基本预备费(万元)指标基价(万元)519.3361457.01586169.7130761.9643670.52869052.1363971.9627855.327211546.91731278.26871124.876515185.8325(3)热力站初投资f3(mj):热力站初投资包括:建筑安装工程费和设备购置费。本文中采用的热水热力站造价估算指标如表3-4(参考‘市政工程投资估算指标》第八册HGZ47—108—2007):表3-4热水热力站(板式换热器)造价估算指标供热规模(万m2)建筑安装工程费(万元)设备购置费(万元)指标基价(万元)75.665197.5509112.8721133.6758146.8012174.719140.376055.620066.3300535.28911041.93091546.54212050.68582555.12123062.609182.99∞91.6800112.1100(4)燃煤调峰热源初投资fl’(q2):燃煤调峰热源初投资包括:热力系统、鼓引风系统、除渣上煤系统、水处理系统、电气系统、自控系统、变电所、总图运输系统、附属生产系统、工程建设其他费用、基本预备费(参考‘城市供热热源工程投资估算指标》HGZ47—104-99)表3-5燃煤锅炉房投资估算指标(万元)7MW0314MW·2712.97118.1014MW+3945.92209.5329MW‘21181.7529MW+31515.65310.8929MW+42000.25386.01热力系统鼓引凤系统除渣上煤系统水处理系统590.6579.22220.68112.97135.72160.02190.35202.94213.1237.2135.9742.8839.2655.8364.57电气系统自控系统变电所总图运输系统附属生产系统工程建设其他费用基本预备费总计39.2140.6931.2625.3274.6333.8937.0681.6496.4545.3848.35232.6199.2650.4156.20267.20131.4671.3264.4329.53160.9494.981.77413.424.474.996.547.099.149.14105.09129.9187.17224.33279.99353.70106.61136.49197.48233.65297.09377.781172.701501.372172.332570.183267.954155.592、运行费(1)主热源购热费f4(92):主热源购热费与热电厂的供热规模和运行参数有关,本文中主热源购热费可根据具体方案调整,本文中所使用的计算实例均以30元/GJ为例。(2)燃料费f5(92):f5(92):bh·Bf·92(3-3)式中:f5——燃料费,元;bh——热能生产燃料耗率,kg/GJ(m3/Gj);Br—嘲料价格,元/k(元/m3);(3)水费佰(g):f6(g)=G。。·B。·g(3—4)式中:f卜水费,元;G。。——补给水指标按bh:o.5 ̄0.7kg/GJ(参考<锅炉房实用设计手册》);B。一水价,元/Icg。(4)电费f7(g):f7(g)=eh·Be·g(3·S)式中:f7——电费,元;eh——热能生产耗电率,按7—8kw·h/GJ(参考‘锅炉房实用设计手册》);B广电价,元/(kw·h)。(5)材料费f8(g):f8=(i.1。1.2)朽式中:(3—6)侣——材料费,元;f5——水费,元/GJ;(6)工资费f9(g):fg=人年均工资值·人员定额(1+福利系数)(1+劳保统筹系数)/设备月运行小时%式中:(3—7)侉一工资及福利费,元;人年均工资值单位为元/(人·月),在计算可采用1000元/(人·月)平均,人员定额单位为人/GJ,在计算中可采用1人/GJ;福利系数可按14%计算,劳保统筹系数可按17%计算(参考‘锅炉房实用设计手册》);(7)大修费f9(g):flO=固定资产原值·大修率/设备年运行小时乍其中:(3.8)f10-—-大修费,元;固定资产原值可按锅炉房建设投资,单位元/GJ,在计算中可采用10”12万元/GJ;大修率可按2.5%计算;锅炉设备年运行小时,在计算中采用实际锅炉年运行小时数(参考<锅炉房实用设计手册》)。第4章燃气调峰供热系统热源组合模式综合评价基础理论4-.1多目标决策方法概述多目标决策方法主要有以下几种阳":(1)化多为少法由于同时处理多个决策目标很难,所以将多个决策目标简化为一个或两个决策目标来处理。这种方法实际上是对主要决策目标尽可能优化,其余决策目标只要达到一般要求即可。(2)理想点法找出每个决策目标的最优值,称为“理想点”。。理想点”通常是无法实现的。但知道了理想点的位置,就可以比较容易确定距离“理想点”较近的点作为满意解。(3)效用函数法这是自上而下的方法,首先充分考虑决策者对风险的价值的偏好,然后对多属性效用函数进行综合,最终给出定量的方案排序。这是一种常用的方法。(4)目的规划法对于一组预定的目标,在约束调节下,这组目标有可能实现也有可能实现不了。目的规划法就是合理地配置有限的资源,使决策结果尽可能地接近预定目标。它是理想点的一个特例。(5)分层序列法对于系统目标较多又较复杂的情况,可以对目标按重要程度进行分层分类,首先尽量满足最重要的目标,在处理次目标,最后处理最不重要目标。如此分层处理,有利于最终找到较满意决策方案。(6)层次分析法该方法将一个复杂的决策问题分解为不同层次的若干元素,然后依靠决策者对元素进行主观比较评判和赋值,得到判断矩阵。然后,对判断矩阵进行分层处理及综合,得到多种决策方案的排序结果。4.2灰色理论综合评价方法灰色理论是我国学者邓聚龙教授于1982在国际上首次提出的。它已跨出控制领域技术科学学科,渗入到社会的多个领域,取得了良好的经济效益和社会效益。灰色理论认为:一个实际运行的系统是一个灰色系统,这个系统部分信息可知,而有的信息不可知、不准或完全不知,它认为,尽管客观系统表象复杂,数据离散,信息不完全,但必然潜伏着内在的规律,系统中各因素总是相互联系的。灰色系统理论的研究内容主要包括关联分析、生成、灰色建模、灰色预测、灰色决策和灰色控制的等啪1。(1)决策与灰色决策发生了某些事件,考虑许多对策去对付,不同的对策效果不同,从这些对策中挑选一批效果最佳者来对付这些事件,这便是决策。本文的决策是指确定设置调峰热源的供熟系统的24不同方案中的最佳方案。对策好坏,与所采用的评价尺度有关,我们称评价对策效果的尺度(或准则)为目标。因此,作为决策一般包括以下4个内容:①事件(需要处理的事物,对于本课题事件为:设计设置调峰热源的集中供热方案);②对策(处理某一事物的措施,对于本课题对策为:不同的设计方案(调峰热源位于一次网、二次网;燃气调峰锅炉、燃煤调峰锅炉));⑨效果(用某个对策对付某个事件的效果,本文中采用灰色决策的方法以效果测度值为效果衡量标准);④目标(用来评价效果的准则或尺度,对于本文中综合评价的目标为:年计算费用越低越好、环境损失越少越好、系统稳定性、安全性和可实施性越高越好))。(2)灰色局势决策事件与对策的二元组合,称为局势。如记a为事件,b为对策,则s=(a,b)称为局势。如果a指事件的全体(事件集),a;是具体事件,a;Ea;而b指对策的全体(对策集),bj是具体对策,bj∈b,则a。与bj的二元组合Sij=(at’bt)称为第ij个局势。若记bj对付a,的效果为r咖则rij与Sij是一种对应,这表明任意一个局势Sij,都必定有一个效果r嘞记为对于第p个目标,其效果为I,‘川,则当p>1时,目标有一个以上,称为多目标决策。局势决策的核心是局势效果的量化.在量纲不同,要求不同的情况下很难对不同目标的效果进行比较,很难进行决策。为此,提出一种计量的方法,以统一的(或去掉)量纲,统一要求,这种计量称为效果测度。效果测度可分为:1)上限效果测度:。虬器应采用上限效果测度。2)下限效果测度:件。,对于本文的供热系统综合评价指标中安全性、稳定性和可实施性应评分越高越好,所以。k够m2,对于本文的供热系统综合评价指标中经济性、环境损失越小越号,所以应采用下限效果测度。3)适中效果测度∥p)=硐min{u,j(P),po}max1∥..….“or(4-3)式中:心‘川一一为目标P下局势的效果的白化值。从。‘川一一目标P下所有效果白化值的最大值;∥min‘川一一目标P下所有效果白化值的最小值;他一一指定的适中值。这三种效果测度用于不同的场合,若希望局势效果越大越好,可用上限效果测度:若希望局势效果越小越好,则用下限效果测度:若希望效果是某个指定的值的附近,则用适中效果测度。(3)综合效果测度对于某一事件a;,有r1个对策bi,bz,…b。.则对这一事件构成n个局势sil,st。,…s若局势有k个目标,则r(p);,表示在第p个目标下的效果测度,则事件ai在对策b。下的综合效果侧度为七‘』‘∑’=∑雌I,‘,’(14',目标权重的单位向量)(4-4)令彤=,:』‘∑’(/=1,2,…玎),则对应的Rj最大者为这一事件的最优方案.本文中集中供热系统综合评价指标(目标函数):综合评价综合效果测度数学模型:-.,眨’=∑wP·‘.,‘p’(4-5)其中:p=1,2,…,5分别代表各评价指标(经济性、环境损失、安全性、稳定性、可实施性)i=l,2,…,13分别代表第i种方案Wp为评价指标P所占权重r。如’为方案i的效果测度值(经济性、环境损失采用下限效果测度,安全性、稳定性和可实施性采用上限效果测度)4.3供热系统热源组合模式环境效益评价方法4.3.1供热系统热源组合模式环境效益评价的理论基础本文对供热系统环境效益方面的分析主要以供热系统的对环境的破坏程度(环境损失)为目标进行评价。目前,对环境污染和生态破坏经济损失的评估方法大体上可以分为分解求和法、恢复费用法和计量经济学方法三类旧1。(1)分解求和法这种方法的基本思想是分解求和,即利用结构分解,将环境或生态价值分为若干部分,寻找各部分的市场替代品,将其替代品值之和作为环境或生态服务价值。该法的缺陷是由于在分解过程中很难保证各损失之间的“性”和“穷尽性”,往往会造成重复计算或有漏失项。目前常用的方法主要有生产函数法、人力资本法、机会成本法、替代市场法、隐含价格法和影子价格法。生产函数法:环境质量作为经济活动的一个基本投入生产要素。环境质量变化导致生产率变化,这种变化的价值用市场价格计算其价值,作为环境质量变化的效益或损失值。人力资本法:用环境污染对人体健康和劳动能力的损害,来估计环境污染或污染控制带来的经济损益的方法。机会成本法:在无市场价格的情况下,资源使用的成本可以用所牺牲的替代用途的收入来估算。替代市场法:用替代的物品和劳务的市场价格作为该物品和劳务价值的依据。影子价格法:当某一环境被污染(或破坏)后,人工建造一个工程来代替原来的环境物品(或劳务)的功能,然后用建造该新工程的费用来估计环境污染(或破坏)所造成的经济损失。经济学家引入机会成本的概念把资源地多功能性或多用途性与稀缺性结合起来,并将其应用范围从纯物质生产部门延伸到整个社会,对环境资源中如美学,人体健康等无法定价地影响也用影子价格来表示。影子价格按照资源稀缺程度对现行价格进行调整,并且考虑了那些不能用价格表示地社会效益或损失,就能够更全面地从全社会地角度反映效益和费用。27(2)恢复费用法通过恢复受损环境或生态系统到原有状态所需费用来衡量环境污染或生态破坏造成的经济损失。该方法不关心污染发生以后所造成的复杂影响,而仅从污染源角度出发,计算削减污染排放的费用。因此,该法具有简单、易行的优点,在国际上得到较为广泛的应用。使用该法所需要的信息数据可通过两种途径获得:一是直接调查环境损害的恢复费用;二是通过恢复工程的成本核算来获取相关数据。另外,使用该法实际上隐含着许多假设条件,其中最重要的是它假设所恢复状态与原有的资源环境的功能具有完全替代性。实际上,这种恢复替代的完全性基础是很脆弱的。另外,该法没有考虑污染或破坏的累积效应,也没有考虑不同污染排放方式的实际影响的不同,因此,计算结果与实际损失差异往往较大。(3)计量经济学方法该类方法与前两类方法的不同之处是将环境价值作为一个整体,运用费用一效益分析方法(DavidJames,1978;王金南,1994),通过对环境价值与经济活动关系的分析,寻找主要影响因素,建立关系方程,然后利用大量数据分析并回归得出方程的参数。这种方法能够反映污染与经济损失之间的定量关系,可用于现状的评估和预测。其不足之处在于往往需要较长的时间序列数据。4.3.2本文采用的供热系统环境效益评价方法及评价模型(1)供热系统的污染物排放分析供热系统对环境和大气的污染主要由直接污染和间接污染两种形式。直接污染是指,供热系统的热源燃烧各种燃料产生的各种排放污染物对环境造成的污染,主要污染物有烟尘、SOx、NOx和C02。另外还有供热系统的动力需要用电,而且有些供热方式直接用电力供热,虽然电能对当地的环境没有污染。但由于我国的电力供应主要依靠燃煤火力发电,大约有70%的电力来自以煤为燃料的火力发电厂.下表为燃煤电厂每发1度电所排放的污染物和电能的间接污染排放指标‘3引。表4.1燃煤火力发电厂污染排放指标分析粉尘(g/kWh)燃煤火力发电厂污染排放电的间接污染排放指标0.570.4SOx(g/kWh)9.146.4NOx(g/kWh)3.322.32C02(g/kWh)1.5861.11为保护环境,减少大气污染,国家及各地都制定了一系列的环境保护的标准和规范,28要求污染物排放满足相关标准的要求。表4.2为各种燃料的污染物排放指标,其中粉尘、SOx和NOx的排放指标是根据北京市地方标准<锅炉大气污染物排放标准》(OBll/139-.2007)的达标值计算的,二氧化碳排放指标是根据燃料理论排放量计算所得。表4.2不同燃料的污染物排放指标粉尘烟煤天然气1.454(g/kg)46.76(mg/kg)S0xNOxC024.635(g/kg)3.624(mg/kg)9.27(g/kg)303.94(mg/kg)1.418(kg/kg)1.45(kg/m3)(2)采用影子价格法计算供热系统的污染物排放的环境损失由于环境负荷所造成的损失多种多样,而且损失量的大小常受各种因素的影响,如受污染的对象、地理区位、气候条件、时间条件等,因此,目前多数的评估结果都只能看作是真实环境成本的近似值,而且,不同研究者所采用的评估方法和参数多有不同,对所得结果往往影响很大,本文采用影子价格法计算供热系统污染物排放的环境损失。由于目前国内尚不能得到在污染气体影子价格方面的相关数据,因此,本文尝试采用文献【39】的研究成果,用以计算不同供热方式所引起的空气污染经济损失。相关数据的具体取值见表牛3所示。表4-3空气污染经济损失计算用影子价格污染物影子价格(元/t)烟尘1386.1SOx2930.7NOxC0251.52523.24.4供热系统热源组合模式安全性评价方法4.4.1供热系统热源组合模式安全性评价的理论基础(1)安全性评价方法按评价结果的量化程度分类[40la)定性安全评价方法定性安全评价方法主要是根据经验和直观判断能力对生产系统的工艺、设备、设施、环境、人员和管理等方面的状况进行定性的分析,安全评价的结果是一些定性的指标,如是否达到了某项安全指标、事故类别和导致事故发生的原因等。属于定性安全评价方法的有安全检查表、专家现场询问观察法、因素图分析法、事故引发和发展分析、作业条件危险性评价法(格雷厄姆一金尼法或LEC法)、故障类型和影响分析、危险可操作性研究等。b)定量安全评价方法定量安全评价方法是运用基于大量的实验结果和广泛的事故资料统计分析获得的指标或规律(数学模型),对生产系统的工艺、设备、设施、环境、人员和管理等方面的状况进行定量的计算,安全评价的结果是一些定量的指标,如事故发生的概率、事故的伤害(或破坏)范围、定量的危险性、事故致因因素的事故关联度或重要度等。(2)供热系统安全性评价指标供热系统的安全性评价应包括经济性和有效性两方面评价,其中经济性方面可以通过事故资料分析、经验公式等方法进行定量评价,有效性方面则主要通过调查检测等方法进行定性的分析。a)供热系统经济性方面评价供热系统经济性方面评价指标为生产事故损失,事故损失主要包括直接经济损失和间接经济损失【411,其中直接经济损失包括:(1)设备、设施、工具等固定资产损失c,;(2)事故现场抢救与处理费用C2;(3)事故罚款、诉讼非及赔偿损失C3;(4)人员伤亡的丧葬、抚恤、医疗及护理、补助及救济费用c4;事故的间接经济损失包括:(1)补充新职工的培训费用cs;(2)自然资源遭受破坏的价值损失c6;(3)处理环境污染的费用C7。b)供热系统有效性方面评价‘42l有效性是从供热安全角度定性的评价供热系统各部分布置是否合理、操作以及防范措施是否完善的方面,具体的评价指标主要有:(1)劳动安全:主要评价员工经过培训的情况和事故处理能力、各种工具摆放位置是否合理、阀门仪表等控件标示是否清楚、醒目。(2)作业环境:主要是对锅炉房、热力站、泵站等作业现场环境进行评价,其中包括自然通风、员工操作检修是否方便、空气质量、照明、噪声等方面。(3)安全生产管理:主要评价各部门的安全生产规章制度、操作规范、安全生产监督、皇0事故应急救援与调查处理等方面。对于供热系统安全性的劳动安全、作业环境、安全生产管理这三方面的定性分析,可由相关人员通过调查以及专家意见分别对其量化评分(一般可按1,2,3,4,5五个等级评分)。4.4.2供热系统热源组合模式安全性的目标函数及评价模型基于灰色理论建立供热系统安全性评价数学模型,采用灰色理论中的多目标综合效果测度的方法对n种方案的事故损失、劳动安全、作业环境和安全生产管理四项评价指标进行综合分析。(a)确定各方案各目标P下效果的白化值“‘p):各方案的指标的白化值指标名称事故损失劳动安全作业环境安全生产管理方案1Z1L1H1G1方案2Z2L2H2G2方案…方案nZ。L。H。G。其中:i=1,2,…,nZtL;H。Gt方案编号i方案事故损失(或由专家对供热系统的事故损失进行评分)i方案的劳动安全指标评分i方案的作业环境指标评分i方案的安全生产管理指标评分(b)根据目标期望确定效果测度对目标:事故损失希望越小越好,所以要用下限效果测度计算,代入下限效果测度公式(若采用评分的原则对供热系统的事故损失进行评价,则评分越高越好,应代人上限效果测度公式)[4—2]可得:矿k掣,;(·)=竺!呈(圣:垒:::墨2%(n=翌虫!圣:圣=圣!Z1z、对目标:劳动安全、作业环境、安全生产管理评价希望评分越高越好,所以要用上限效果测反计算,代入上限效果溯厦公式【4一lJ司得:,;(2)=——jL一乃(2)=——』生一^(2)=——』L一max(/1,厶,..厶)max(/1,厶,..厶)吒(3)=一一Lmax(H1,H2..月疗),;(4):max(/1,厶,..厶)一(3):——生一max(Hl,月2…月。)‘(3):.堡gmax(Hl,日2..月。)‘(4):,;(4):——ji一一(舢=——』生一‘(4):——J生一gmax(Gl,G2…,q)一(4)=鱼max(G1,G2…,q)max(Gl,G2…,q)(c)根据综合效果测度计算公式建立供热系统安全性评价数学模型由综合效果测度计算公式[4—4]可得数学模型:y=M。∑硝%睁1(4—6)其中:w为各指标的权重,可根据用户的性质和要求的不同、行业发展趋势、专家推荐等因素确定。‘‘们为第i种方案对目标p的效果测度值,(b)中计算结果。4.5供热系统稳定性评价方法4.5.1供热系统稳定性评价的理论基础m1"[471供热系统稳定性主要有以下三个评价指标:(1)系统故障率^,即热网系统在采暖期内,平均每年的故障次数.它与供热系统内各元件的单位时间内平均故障次数和故障元件总数相关。(2)系统稳态可用度A,即系统正常供热小时总数与要求的总供热小时数之比.供热系统可用度是可修复热网的一种可靠性测度,它与熟网元件的可靠性、可维修性和维修保障(后勤支援)等综合状态相联系,不仅与热网故障概率有关,而且与热网修复概率有关.(3)系统供热率E,即热网系统在采暖期内,所有状态下总供热量与要求热负荷之比.4.5.2供热系统稳定性的目标函数及评价模型本文利用灰色综合评价的方法建立了供热系统稳定性的评价模型:rZ=wr。∑一(4-7)其中:p=l,2,3分别代表各评价指标(系统故障率、系统稳态可用度、系统供热率)i---1,2,…,n分别代表第i种方案W。为评价指标P所占权重ri(p}为方案i的效果测度值(系统故障率采用下限效果测度,系统稳态可用度和系统供热率采用上限效果测度)第5章设置调峰热源的供热系统分析程序5.1编程语言的选择本文选择vb.net2005编制设置调峰热源的供热系统评价软件,主要因为它具有以下优点:1、简化开发过程面向对象简化了组件之间的重用和互操作。框架中的类都是百分之百面向对象的,可以跨语言实现面向对象特性,如继承性和多态性。利用vb.net可以快速开发windows应用程序。2、多语言支持微软在VS.NET工具箱中配有VisualBasic7.0、VisualC++7.0及c|}编译程序,所有这些语言在VS.NET集成开发环境中都予以充分支持,并且有针对每种语言的命令行编译器,因此,可以在vb.net中调用其他语言编制的计算模块,弥补vb计算能力不足的缺点。3、程序书写、开发速度快使用vb.net2005编写程序时,不需要记住复杂的代码,书写的同时可以随时查询使用默认代码,只需回车即可显示,再加上不区分大小写,只要声明的时候大小写符合规范,后面还能自动纠正大小写。对于大量的设置、声明vb.net都可自动完成,vb.net甚至可以不用手动输入代码只靠界面设计,功能选择即可完成很强大的功能。S.2确定最佳调峰系数的程序编制和说明5.2.1程序计算结构和流程1、确定设置调峰热源的供热系统调峰系数主要分为负荷计算和年计算费用计算两各模块,其中负荷计算模块主要是根据室外参数(采暖室外计算温度、采暖天数和采暖室外平均温度)、工程概况(供热面积和供热指标)和调峰系数计算主热源的设计负荷、调峰热源设计负荷、主热源全年供热量和调峰热源全年供热量。医曜兰丝韭纂塑鏖]一,曜熙塑菱熬|iL塞箜爹耄卿…{燃篓纠一遗酗剖竺竺竺。l供热画秘i|r一负线~一系睦邂塑垫垦曼礁喳—jf一…“…“…4……~一…一—一————、f一……一……~…一”一…一一—、r…~……一乙翼蜂垫照箜塾垫警92《xd~帑荷~j调数|一外她|~峰x~一图5-1负荷计算流程示意图年计算费用模块主要是根据各方案的主热源设计负荷、调峰热源设计负荷、主热源全年供热量、调峰热源全年供热量、调峰系数、投资估算指标和各种方案运行指标的参数计算各方案的年计算费用。匦嚣甄亟面正]国家市政工程投资估算指标城市供热热源工程投资估算指标r…………一——、r…………“……………一一、l调峰热源投拟合曲线fl(q2)l:………………一………一一…~—,m≯tl调峰热源投资卜、‘l一次网投资拟合曲线f2(q1)l,!h”nnm…………一………………,一一………~o广……………………——%r厂一……———、:。l热力站投资拟合曲线f3(q1)1.1热力站投资l矿————一………………———“气jj‘h……………一…。一}f”——一一………——“—、一ji一次网投资j-~……………一,。。,,≯i{匦匦匝~主=工=大一网团困姻一料=费二费=料习]]习~2、设置调峰热源的供热系统综合评价程序的结构年折算计算费用一~热=资|{修一图5—2年计算费用计算流程示意图图5.3综合评价程序的结构示意图5,2.2主程序的流程图1、计算供热系统的最佳调峰系数主程序N-,.S流程图如下:输入气象资料,工程概况,材料价格程序数趔f理计算工程热源总设计负荷利用无因次公式计算对应采嗳天如(小时数)的用户热负荷q(n)调峰系数x<100%计算调峰热源调峰系数时的设计热负荷q2(×)主热源设计热负荷ql(x)F——~计算调峰热源供热量92(x)92(×)=q2(x)+(q(n)一q1(x))910(×)=91a(×)+q1(×)n<采暖天数q(n)>㈣————飞计算低于主热源设计负荷时供热量glb(x)glb(x)=glb(x)+ql(n)1二n计算主热源设计负荷时供热量gla(x)i<采暖天数计算主热源采暖初末期最佳调节温度时的4v4--訇/州书船里glbmax(i)卜91bm。×(i)>glbm嘶glbmax(x)=(ql(n)-ql(x))+(n-i)glbmax=glbmax(i)i=i+1glb(x)---glb(x)一glbmaxn=n+1计算主热源实际运行的供热量91(×)gl(x)=gla(x)+glb(x)根据调峰系数×时的调峰热源和主热源的设计负荷,调用各初投资曲线拟合函数,计算各项初投资根据调峰系数×时的调峰热源和主热源的实际供热量.计算各项初投资根据初投资和运行费计算年计算费用f(x)x=x+1/i00调峰系数归零×=Or\fmin=f(x)xmin=×调峰系数x<100%f(x)<fmin—1×=×+1/100绘制各调峰系数时的年计算费用图、图中显示年计算费用最低时的调峰系数输出最佳调峰系数,开启调峰热源的温度,采暖初末期调节温度图s4计算供热系统的最佳调峰系数主程序N-S流程图2、供热系统综合评价主程序的N.s流程图如下:读取四个方案的各评价指标白化值,各指标权数(经济性jj(i),安全性。q(i),环保效益hb(i),稳定性wd(i),可实施性kss(i)、权数qs(i))≯≮形弋形Y\∥_一1to4minjj=jj(1)maxaq=aq(1)minhb=minhb(1)moxwd=wd(1)moxkss=kss(1)、、hb(i)<minhb/minhb=hb(i)R形≯≮:!%maxwd=wd(i)imoxkss:kss(i)r3(i)=mm6/hb(i)minjj=jj(i)moxoq=oq(i)._14计算各指标效果测度‘1(i)=rainJJ/JJ(i)r2(i)2。q(i)/m。×口qr4(i)=wd(i)/maxwdr5(i)=kss(i)/ma×kss(i)i=1to4计算各方案综合效果测度cd(i):rl(i)+qs(1)+r2(i)’qs(2)+r3(j)’qs(3)+r4(i)4qs(4)+rS(i)+qs(5)maxcd=cd(i1k=1■\maxcd=cd(i)k=ii=1Io4cd(O>m。×ca——丁输出四个方案的综合测度值,最佳方案名称图5.5供热系统综合评价主程序的N.s流程图5.3程序所使用的设置调峰热源的供热系统的模型和运行过程QI热负荷,卿—’_-一室外温度,。C“运行小时数,h图5-6设置调峰热源的供热系统运行过程图37l,此供热系统(主热源以购热方式)的运行过程(1)室外温度低于s℃(a点)时采暖期开始,主热源以主热源初、末期负荷(q,)投入运行(2)当室外温度低于主热源调节温度k(b点)时,主热源满负荷(q1)运行(3)当室外温度低于调峰温度k(c点)时,调峰热源投入使用,此模塑中调峰热源为燃气锅炉,燃气锅炉调节灵话,将其简化为可随时外温度调节。(4)同理下班采暖季依欹在调峰温度k(c点)时停止调峰热源使用,在主热源调节温度tdb点)时,主热源从满负荷运行降为以主热源初、末期负荷运行。2、此程序分为:调峰供熟系统最佳调运行方案确定和谓峰供热系统综合评价两部分。(1)调峰系统展佳运行方案确定部分的主要功能为:根据工程概况、材料价格、计算指标确定供热系统的最佳调峰系数、调峰温度、主热源的调节温度、韧末期负荷等运行参数。(2)调峰供热系统综告评价部分的主要功能为在调峰系数相同、运行方式相同的情况下对比(a)在一次两侧设置燃煤调峰热源(b)在一次阿佣设置燃气调峰热源(c)在二次网倒设置燃煤调峰热谭(d)在一次网侧设置燃气调峰热源四种方案,综台考虑这四种方案在经济性、安全性、环保效益、稳定性、可实施性方面,最终确定最佳方案。以下将阻某一算例展示此程序的界面和功能。54程序界面介绍和说明i、较件主界面:图57程序主界面2、供热系统概况界面主要包括气象资料、工程概况、材料价格三部分:气景瓷料请选{军城市来暖室外计算温度采暖期无数材料忻格蜮市名“煤价格:oⅢ2肌C燃气忤格1加夭水侨捂5元/m3采暖期室外平均温度96C元/t电价捂工程概况元/k“h面积艘}}标∞㈣万-2人均工资1。。0元,月供热面积∞主热源热费加元肛j图58供热系统工程概况界面气象资料部分主要包括城市名称、采暧室外计算温度、采暖期天数、采暖期室外平均温度四十项目,具体参数参考‘实用供热空调设计手册’(2008年5月第二版)。表5-1备城市供暖室外参数城市名称采暖室外计算温度(℃)采暧期天数(天)采暖期室外平均温度(℃)北京市天津市哈尔滨市职城市沈阳市工程概况:主要包括面积热指标、采暖面积两项(2008年5月第二版)。具体参数参考‘实用供热空调设计手册)39表5-2供热指标估算表建筑类塑供暖面积热指标(W/m。)建筑类型供暖面积热指标(W/r,2)住宅节能住宅办公室医院、幼儿园旅馆45~70商宙单层住宅、二层别墅食堂、餐厅影剧院太礼堂、体育馆图书馆材料价格部分:可以参考各地方现行收赞价格或常用估算价格(参考‘实用集中供热手册})3、确定调峰供热系统最佳方案部分共有硬十界面供热系统设计和具体年计算费用n)供热系统设计界面亩荷计簟结果供把手坑最佳设计方秦供垫设计热负莆2=9垒年耗热量60聃q调峰幕数调喳矗度28■2151661CJ/年[至受亟垂圈方案分析调峰系敦主热源调节温度主热源初期运行负荷调峰方式一次同燃气调峰22两口741主垫源设计负哿调峰热源设计负荷主热源年供热量调峰熟源年供热量46J/年T379T"6脾圈5—9供热系统设计界面供热系统设计界面主要包括负荷计算结果、供热最佳设计方案、查询任意调峰系数时的加设计方案三部分。负荷计算部分主要功能为根据工程概况和气象瓷科计算供热系统的供热设计热负荷和用户所需全年耗热量。确定供热系统最佳设计方案部分主要功能为:绘悯年计算费用随调峰系数的变化曲线,年计算费用最低的调峰系数、调峰温度、主热源调节温度、主热潭初期运行负荷输出。(2)具体年计算费用界面方案分析部分主要功能是分析任意调峰系数时的主熟濠和调峰热源的设计负荷以及主热源和调峰热源的实际年供热量。初投瓷估算调峰热源拄麓估算万元茅坑参数调峰系数调崦温度一次掰投瓷估茸势力站投瓷估算5;9295382万元万元主热潭酣沮度量黼貅期贿■=一万元万元运行赞估算燃科赞电费水赞工瓷万元万元万元主稳潭估算4q5431251车于料费963337大恬费670822万元万元年计算费用120223r6万元图510具体年计算费用界面具体年计算费用界面主要功能有:显示任意调峰系数时供热系统的韧投资、运行费、年计算费用、对应任意谓峰系数的调峰温度、蜃佳主热源调节温度、最佳主熟源初期运行负荷。4、设置调峰热源的供热系统综合评价程序供热系统综台评价部分共设计经济性评价、环境效益评价、稳定性评价、安全性评价、可实施性评价和综合评价五十界面(I)经济性评价界面:此界面显示丁调峰系数x情况下的主热谭、谓峰热鞭的设计负荷、年供热量。毗及本课题研究的四种方案。计算四种方案的年计算费用,其中计算所使用的指标可根据具体方案设置供热荨娆初挺臻估算指标—蒎罔燃煤调峰热源宙一莰两燃气调峰热源q0一次热阿:T96万元,卿=次冈燃调峰热海52万元/删二执阿燃气调峰女嫩40万元/万m2换垫站万元,腓再元,肼万元,万12热潭年手均运行擞率—诙舟燃蝶调峰热源印一次两燃气调峰热源95*二蒎舟燃煤调峰热潭75*《二次同燃气调峰热潭95%燃科热属性煤低位发热量:0£硼KI/kg僦隹韵热值3653KⅣkg圈5一11估算指标设置界面{舰§墩主热濠:∞’“T}。t啦蕞数*方案一:调峰热源位于一次舟例,调峰热簿为燃煤锅炉方案二,t日崦热源位千一次罔剧,调峰热彝为燃气锅炉方妻三:诲崦热源位千=次日t酬,饵哇热潭为燃煤锅炉方秉四:调峰热源位干二次阿侧,调峰热裤为燃气锅炉热源设计参数主热潭设计热负瞢主热源年供热置年计算费用方秦~:方秦三z10l16l肼调峰热溏{殳计热氪荷肼钉,年2236074G丁,年调蛙垫混毕供热量87万元万竞方集二:方寨四:万元万元l0l8T图512供热系统经济性评价界面(2)安全性评价界面:供热莓统蠹全性丹析备指标事故掼失=膏动安全性t包括直接经济损失和问撰经济损失主要评价员工经过培训的情况和事哉姗能力、各种工具撂藏位置是否台理、嗣门仪表等控件标糸是吾清楚、醒目。主荽是对锅炉房、热力站、鬣站等作业现场环境进行评价,其中乜括自然通甩、员工撮作性悼是苷方便、空气质量、照明、噪声等方面。作业环境:安全生产管理:主要评份各部门豹安垒生产规章翻屣、操作规范、安全生产监岱、事故应急救援与调查她t等方面。备方案贵全性耐析艟果删麈白他值方案一方寨二方案三方案四事故掼失4蒡动安全性4433备指标权数0254q4025作业安全性4444o25安全生产管理4q3{025鲸台效果澳娃11n375。.875[卫i匠j图513供热系统安全性评价界面(3)环境效益评价界面:彭千价格烟尘氮氧化物(N0x)13861元,t2元^硫氧化物(sox)2q301元,t=氧化碳(c02)5152523元,t吾方累环境损先黼方幂一方藁二81u方累三11方案口82Ll*攥}槛(t/4)11m121.I燃气耗孟(叫年'0牦电置‘kw*h,年)燃料燃烧污染耳匀】92789T9卯076T050076T192780T9I9278979192T8979缝J袅的环境损失(碱)1电的蛔揍{|放渖辩物2586150’373327。9‘1254961b16bq8口050。5q0谴成H环墁损失(万元)74日88T6E859879TqEi7J5…16752H5Ⅷ6252d5861312287l[疆圈85957553lq86T“图5—14供热系统环境效益评价界面4)稳定性评价界面:供热手坑稳定肚1千赞指标系统故障率:熟时系统在采磋期内平均每年的哉障蒎敛系统稳卷可用度:幕绽正常供热小时总凝与蔓求的总p}热小时数之比幕统供热率:热网季院在采暖期内所有状态下总供热置与蕞隶热婧乏比供垫系统稳定眭丹析各指懦白化数方冀一系统故障章4方案=4方案三方案四备指标根数摹统稳态可用度3系统供热率434综台效晃测度09250925。三图515供热系统稳定性评价界面5)可实施性评价界面:供热车缱可;施挫丹忻各指际规范枭捌《锅炉房设计规范》GB50041《建筑设计防火坦范》GB50016《高层民用建筑设计防火规范》GB50045实际帛件专家详家环境帑件、是吾有可}佣填褥专霉对番方毒综台评价舰方案一方寨=方熏兰4供热系统稳定性升析普指标白化数方寨四4备指标投数04蟪范帚倒q赛际荣件4啪们々寰渐综台效果测度1一图516供热系统可实施性评价界面(6)综合评价界面供换车统各方累综旨分析|晷指标白化数方羹一经济分析费垒性评价1l2I9方寨=l2022方靠兰1ll52方案凹备指标杈数11环境效益评价l74稳定性丹柝o48676(85957974117448676(85957553】o925可宴旖眭井析1各方案绵台效果测度僵方嚣一0方囊兰o945679871604方寨二gM口603T驰6l方案四最佳方案万章=图5一I7综台评价界面以上综台评价的算倒仅介绍了此程序的功能它可阻埘经挤性、安全性、环保效益、稳定性、可实茄性分别占06,0I.0l,0l,0l的权数进行评定.实际使用中可只评价其中的部分指标,将其它指标的权数设为0即可.在对备方案的经济性综合评价时,若不计算初投资,只以运行费用为指标,只需将韧投资指标设为0即可。第6章燃气调峰供热系统热源组合模式综合评价分析6.1燃气调峰供热系统经济性计算本节选取了不同城市、不同供热指标、不同供热规模的燃气调峰供热系统,对其经济性进彳亍了计算。(1)黑龙江省双城市具体r程概况如下气象瓷料材料钟捂穆城。谱选拯辖市攥价梧,93。口趴栗嚷主,阱算al髓*目m爰数‘c燃气价格18025*g一趴果蹑期皇,悍均灌度一9℃球价格2自价格o5~糊_,nk自d*Ⅲ”万^2主热薄热赞3]一圈6-I例一工程概况谓峰供热系统经济曲线为图02侧一年计算赞用曲线从下图中可咀查看到调峰系数为28%时的热源参数负荷计算结果供热设计热负荷229垒年耗热量供热幕缩最佳设计方冀调蛙幕散G3/年调峰温度主热源调节温廑6821=166ig[至亘堕亟亟匠]二竺里竺羔竺竺竺竺墨兰竺兰苎竺方藁丹析调蝗幕数主热湃设计负荷28主热潭祈期运行负荷*调蛙7嘴3696一r£Ⅻ燃气调蝰028262Tq165肼主热潭晕供{&量cJ/年GJ/年调睦热潭_I殳计舞菏6"l31叭研调峰热潭年供热量15056835图6-3例一最佳方案参数图6-2是所计算的燃气调峰供热系统年费用曲线.从圈6-2可以看出:对于此供热系统,调峰系数28%时年计算费用最低,为12015万元.最佳设计方寨为主热谭:165MW,调峰热源64MW,屉佳运行方案为采暖初末期主热源蚪113MW投^运行,室外温度低于-5时,主热源进^设计负荷(165MW)状态,一1s84℃时开启请峰热源。03"C(2)天津市的相同供暖指标具体r程概况如如图6-4所示,经济曲线如图6-5所示.最佳设计运行参数如图6-6所尔‘图B5是所计算的燃气调峰供热系统年费用曲线.从国6-5可以看出:对于此供热系统,调峰系数17%时年计算费用最低,为9377万元;强佳设计方案为主热源:191MW,谓峰热源39MW,最佳运行方案为:采暖初末期主热源以149MW投入运行,室外温度低于o时,主热源进^设计负荷(191MW)状态,一441"C时开启谓峰热源。45℃气象资料村料补格请选捧城市景津v蠼价格300元/t采嚷室.}141-算激一9燃气骱格25Yr./ms采晤期天数120采暖期室外平蓝自&度.5术价格元/t电价格元fⅫh工程氍况面积辫}标n2,L舡*㈣yr./j月供热面积万祀主热潭热费3。元肛J罔6-4悄二工程概况最佳方案分析结果:罔6-5倒二年计算费用曲线负荷计算结果供热摹皖量佳设计方宴供热{殳计热量葡229全年耗热重68盯6调峰幂敛调峰温度主热源调节温度主热滤和期莲行负荷1T*17477826J/年[至受亟垂圈方囊丹折调幢系数主搏源设计负荷调峰方式主搀源年供鹅壁调峰热源年供热量一t,嚼燃气调峰】8∞8786665T2SJ/晕GJ,年调峰熟漳设计负瞢611幽6"6例二最佳方案参数(3)天津市、采暧热指标不同(具件工程概况同例二,只将供热指标调整为65w/m调峰供热系统经济曲线为·图6-7例j年计算费用曲线最佳方案分析结果:负荷计算结果供热设计热负瞢257全年耗热量4供热蕞缱最佳设计方薰雠§数9195s721CJ/年调‘l温度主热潦调节溢度主甍铡胡期运行负荷[亘受亟亟固方案丹析谰峰系擞调蟑方式主热潭年供热量调峰热源荤供热量一,£同燃气调峰主热潭设计负荷诲峰熟源设计负荷20496相9叮,年T4792552GJ,年图6-8例三最佳方案参数图6-7是所计算的燃气调峰供热系统年费用曲线,从图6-7可阻看出:对于此供热系统,调峰系数17%时年计算费用最低.为10404万元。最佳设计方案为主热源:214MW,调峰热源:44MW;培佳运行方案为:采暧初末期主热源吼167MW投入运行.室外温度低于045℃时,主熟源进^设计负荷(214MW)状志,-441"C时开肩诵峰熟源。(4)北京市具体工程概况如图6-9,调峰供热系统经跻曲线如图6-10,最佳方案分析结果见圉6-11。图6-10是所计算的燃气调峰供热系统年费用曲线,从图6—10可以看出.对于此供热系统,调峰系数16%时年计算费用塌低,为9754万元;最佳设计方案为主熟耀:195MW.调峰热源37MW.最佳运行方案为:采暖初末期主热潭以152MW投入运行,室外温度低于018"C时.主热源进入设计负荷(193MW)状态.-468℃时开启调峰熟源。气轰瓷料请选择撼市采睚蛊外计算温度采嚷期天数北市市v村料价格煤价格一9300彤t元,m3燃气价格Lz525采暖期室外手均温度l6承_}格2元,t电价播工程概况^均工资o5元/Wh元/胃10∞面lR热指标吖m2供热面积万^2主热濠热赞3。元,GJ圈6-9倒四工程概况图6-10例四年计算费用曲线曼荷计算结集供热系统最佳设计方嚣68供热{舯热负荷229n9调I耋摹数调峰甚虞主热濂调节溢虔13·1全军艳糙1828626C-J/年8℃。。。‘。。。‘。。。。-。。。。。。。。。。。’。‘1_‘1。。。。。。‘。。。。。。。。。。。。。一显示年供暖负荷延时曲线J主热源初期遘{千负荷[蚕耍雯雯囫方茎舟析调峰系数主燕潭设计负荷诵峰热潦设计负荷调峰方式主热潭年供热置调峰热源年供热置一玖阿燃气调峰1924q655Bjf茸t-.f/年64口TI868图6-l王俪四最佳方案参数(5)北京市、供熟规模不同(具体工程概况同倒四.只将供热面耪调整为200m调峰供热系统经挤曲线如图6—12,最佳方案分析结果见图6-13。圈5—12例五年计算费用曲线负荷计算结集供热系统最佳设计方寨6供热设计熟贿11±年耗糙肼97谵峰系数调峰温度16923548cJ/年一460[至耍亟垂面[蔓亟亟亟困方曩丹析调峰蓦教16主热源调节i坡118主熟源初期运{亍负荷7656*调峰方式主热源军供热嚣调峰热源年供热量一次阿燃气调峰"195232359主热源设计负瞢97“56肼285lf埠GJ,年t附热源设计负荷18幡529图613例五展佳方案参数图612是所计算的燃气调峰供热系统年费用曲线,从图61z可以看出:对于此供热系统.调峰系数16%时年计算费用最低.为4926万元,最佳设计方案为主热源:97MW.调峰热源:19MW:最佳运行方案为:粟暖初束期主热源以77MW投入运行,室外韫度低于o18"C时.主热源进入设计负荷(97MW)状态,488"C时开启调睁热源。6.2燃气调峰供热系统经济性分析根据61中对几种不同城市、不同供热指标、小咧供热规模燃气调峰供热系统经济性的计算,町以得出:(1)对于同_城市(同一室外气象参数)的供热系统经济曲线趋势基本相阿.最佳调略系数相同,不同的供热规模、不同的供热指标不影响这城市的最佳调峰系数,因此对于相同或相似的城市可相互参考同’蛀佳供热系统调峰系数。(2)对于不同的城市(不同的室外气象参数),最佳调峰系数、最佳运行参数相差很多,不呵相互参照.应针对不同的城市采用不同的设计标准。(3』自十对十某一城市(气象参数)最佳的渭峰系数柑同.所以可以根据此城市现有的车热源情况和此区域负荷指标确定揖徙供热面积。6.3调峰供热系统热褥组合模式综合评价应用第4章中建立的设置谓峰热源的供热系统的综合评价数学模型,采用灰色决策理论以调峰供热系统各种热源组合方案的综合教果测度值为衡量指标确定最佳热源组合模式。对于调峰供热系统热源的组合模式存在以F几种模式:方案一调峰热源位于一次网侧,调峰热源为燃煤热源方案_调峰热源位f一次网侧,调峰热源为燃气热源方案三调峰热源位于二次列侧,调峰热源为燃煤热源方案网诵峰热源位于二次网侧,调峰热源为燃气热源某设置调峰热源的供热系统,总设计热负荷为229MW,调峰系数为28%.主热源设计热负荷为165MW.调峰热源设计热源设计热负荷64MW。对该调峰供热系统的热源组台模式进行综合评价,确定蛙佳方案。(1)综音评价包含的分指标有:经济性、安争性评价结果见圈614t·+jTj一11。。P{jj,I■J。一方羹一方案=方案兰方案口坪境效益评价15#1’493稳定性丹析o可实麓性分析l自方案综舍效集剥麈佰方舞一方案三1n149250925方案二方案四量佳方案图614经济性、安牟性综合评价结果:=蕊正二3(2)综合评价包含的分指标有:经济性、安全性、环保效益评价结果见圈615供热簪班各责霉绵台持析:备指标白化数,,寨一经济分析贵全性谇骱1030fJ方寨二方素兰l030c方案四备}}标杈数1环境效益评价1%l3493’8l43873稳定陛分析0可实施性分析l92509251各方案综台效果制度值方羹一方案三方熏=方秦四最佳方案囤615经济性、安全性、环保效盏综合评价结果从圈6M,圉615显,J、的综台评价结果可以看出:在最佳调峰系数28%的情况F,对次阿倒设置燃煤调峰热源、一次阿设置燃气调峰搀源、二次嗍侧设置燃煤调峰热源和‘次嗍僵【设置燃期调峰热源这网种热源组合模式的供热系统设计方案,在考虑经济性和安全性的情况F,次燃煤调峰方案最佳,在经济性与安争性相等的基础上考虐环保效益的时,一次同燃气方案最佳。论文结论1、本文首先使用数学分析的方法建立了设置调峰热源的供热系统年计算费用计算模型,编制了计算分析程序,运用此程序分析了不同城市,供热指标的调峰供热系统最佳调峰系数和与此调峰系数对应的主热源最佳调节温度,主热源在采暖初末期最佳运行负荷。2、通过对不同城市和不同供热指标调峰供热系统计算分析,可以得出:(a)对于同一城市(同一室外气象参数)的供热系统经济曲线趋势基本相同,最佳调峰系数相同,不同的供热规模、不同的供热指标不影响这一城市的最佳调峰系数,因此对于相同或相似的城市可相互参考同一最佳供热系统调峰系数。(b)对于不同的城市(不同的室外气象参数),最佳调峰系数、最佳运行参数相差很多,不可相互参照,应针对不同的城市采用不同的设计标准。(c)由于对于某一城市(气象参数)最佳的调峰系数相同,所以可以根据此城市现有的主热源情况和此区域负荷指标确定最佳供热面积。3、本文采用了方案对比的方法,利用灰色理论中的灰色决策理论建立设置调峰热源的供热系统的综合评价数学模型,并编制调峰供热系统热源组合模式综合评价程序。利用此程序可以对调峰热源位于一次网或二次网,采用燃气调峰热源或燃煤调峰热源的方案在经济性、安全性、环保效益、稳定性和可实施性方面对比分析,最终以各方案的综合效果测度值为衡量指标确定最佳供热方案。4、通过以某调峰系数为28%的供热系统为例,分析得出对于此方案:在考虑经济性和安全性的情况下,在一次网侧设置燃煤调峰热源的方案最佳;在经济性与安全性相等的基础上,考虑环保效益的时,在一次网侧设置燃气调峰热源的方案最佳。参考文献【1】1陶毅,李先瑞供热系统能源审计与节能节能环保论坛【2】2清华大学蔡启林集中供热系统节能潜力分析区域供热2000.1期【31徐军杰,刘永风供熟系统的节能措施煤气与热力2005年5月【4】轩世杰牛占肖供热系统的节能技术措施节能2002年第9期【5】江亿中国建筑节能发展报告2007中国建筑工程工业出版社2007年3月第二版1 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作者:
学位授予单位:
郭宇
北京建筑工程学院
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1424079.aspx
下载时间:2009年11月17日
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