智慧供熱引領(lǐng)供熱行業(yè)發(fā)展新方向

李偉偉

摘要：多能互補(bǔ)清潔供熱技術(shù)以智能微網(wǎng)、天然氣三聯(lián)供和分布再生能源為依托，通過能源階梯利用與多能協(xié)同供應(yīng)方式，打造智慧能源模式，為城市發(fā)展助力。事實(shí)證明，該技術(shù)可以使常規(guī)模式難以避免的資源被大量浪費(fèi)等問題得到有效解決，應(yīng)當(dāng)引起重視。

關(guān)鍵詞：智慧供熱;供熱行業(yè);發(fā)展

1 多能互補(bǔ)可行性

隨著社會的發(fā)展，可以用來對能源進(jìn)行監(jiān)控、管理與控制的技術(shù)趨于完善，如果從應(yīng)用形式的角度進(jìn)行分析，多能互補(bǔ)的效果得以實(shí)現(xiàn)所依托的基礎(chǔ)通常是綜合能源系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用主要是通過自動協(xié)調(diào)能源增進(jìn)程度的方式，確保運(yùn)行效果可以得到顯著提高。這里要明確1點(diǎn)，綜合能源系統(tǒng)涉及的內(nèi)容較多，既包括常規(guī)的水電熱，還包括其他新型能源供給。在對多能互補(bǔ)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建時，相關(guān)人員應(yīng)該對產(chǎn)生能量到存儲能量的全過程加以重視，以對各個環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化為前提，以增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性為目的，通過對現(xiàn)有的能源系統(tǒng)進(jìn)行集成應(yīng)用的方式，確保能源利用率可以得到顯著提升，其生產(chǎn)成本也會隨之減少。

2 多能互補(bǔ)應(yīng)用研究

傳統(tǒng)的片區(qū)能源模式得運(yùn)行原理是以片區(qū)為載體，對各類能源進(jìn)行輸入或者輸出，隨著運(yùn)行時間的延長，該模式的不足也得到了直觀展示，即無法做到能源科學(xué)互補(bǔ)以及有效集約。由于該模式需要大量的設(shè)備作為依托，因此，能源及土地資源被浪費(fèi)的情況難以避免。除此之外，受道路等因素的影響，對輸送管網(wǎng)進(jìn)行建設(shè)的效率難以提高，這并不利于城市的發(fā)展。

3 技術(shù)應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 替代燃煤鍋爐

3.1.1 改造方案

有關(guān)人員從該校的建設(shè)程序和大氣治理要求出發(fā)，先后多次前往現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)地勘察，根據(jù)勘察結(jié)果反復(fù)調(diào)整改造方案，保證給出方案與學(xué)校的改造需求相符，即基于燃?xì)忮仩t和空氣能源熱泵，通過集成優(yōu)化及多能互補(bǔ)的方式，高效完成改造燃煤鍋爐房的相關(guān)工作。

3.1.2 改造內(nèi)容

結(jié)合該校供熱負(fù)荷區(qū)和鍋爐房規(guī)?？芍氤浞掷迷搱龅?，關(guān)鍵是以汽水熱力站為基礎(chǔ)，對能源站進(jìn)行新建，并保證新建能源站均有長期運(yùn)行所需系統(tǒng)相對應(yīng)，例如自控系統(tǒng)/用電系統(tǒng)/熱力系統(tǒng)/空氣源熱泵。

3.2 污水源熱泵供熱

3.2.1 改造計劃

某水質(zhì)凈化廠為當(dāng)?shù)匚鬯礋岜脩?yīng)用示范點(diǎn)，有關(guān)人員計劃對原有系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，制定的改造計劃如下：首先，購入污水源熱泵機(jī)組，取代了原有熱源，為凈水設(shè)備運(yùn)行提供支持;其次，對燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和配套余熱回收裝置進(jìn)行安裝，前者功率為1 000 k W，后者為1 300 k W;再次，由于該場所在地區(qū)有極寒天氣存在，因此，需要引進(jìn)可起到調(diào)峰熱源作用的燃?xì)忮仩t;最后，將光伏發(fā)電系統(tǒng)加裝在屋面上即可。

3.2.2 改造內(nèi)容

3.2.2. 1 燃?xì)忮仩t

基于燃?xì)忮仩t開展的供暖工作，其特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下4個方面：1）便于操作。有關(guān)人員可以通過按鍵、顯示屏對鍋爐狀況進(jìn)行實(shí)時了解，使下一步操作更加明確。2）安全可靠。處于運(yùn)行狀態(tài)的真空熱水鍋爐，由于內(nèi)部為負(fù)壓狀態(tài)，因此，即使存在操作失誤出現(xiàn)的超壓情況，仍舊能夠保證開關(guān)電源在第一時間被切斷。3）節(jié)能高效。真空運(yùn)行鍋爐的沸點(diǎn)較低，其熱效率較原有設(shè)備更高，且具有良好的換熱性，另外，真空密封爐體的輻射散熱較小。4）成本低、經(jīng)濟(jì)性佳。由于鍋爐無補(bǔ)水需求，因此，不需要對補(bǔ)水和處理水的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，將進(jìn)出水口和用戶進(jìn)行直接連接即可，可以大幅減少購買設(shè)備的成本隨之減少。

3.2.2. 2 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)

能源站現(xiàn)有燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組規(guī)格為1 000 k W，對煙氣余熱進(jìn)行回收的裝置，規(guī)格為1 300 k W，發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能都可以通過電纜并入供電系統(tǒng)，為相關(guān)設(shè)備提供運(yùn)行所需要的電能。用電峰段，設(shè)備運(yùn)行所依托的電能來源為燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，而用電谷段，向設(shè)備供電的主體轉(zhuǎn)為市電，這樣設(shè)計的目的是充分利用峰谷電價存在的差異，降低運(yùn)行成本。

該系統(tǒng)運(yùn)行強(qiáng)調(diào)以熱定電，先保證發(fā)電量可以為能源站現(xiàn)有水泵及熱泵機(jī)組的日常運(yùn)行提供支持，再將多余電量并入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。而處于運(yùn)行狀態(tài)的內(nèi)燃發(fā)電機(jī)形成的煙氣，通常由回收裝置負(fù)責(zé)預(yù)熱及二次利用。

該設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢包括3點(diǎn)：1）以天然氣為主要燃料，借助天然氣三聯(lián)供方式，對能源進(jìn)行階梯利用，可以確保天然氣利用效率得到大幅提高。2）有良好的安全性和環(huán)保性，可以通過削峰填谷的方式，為相關(guān)單位帶來更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。3）節(jié)能減排效果突出，在保證天然氣得到充分利用的前提下，應(yīng)用雙重削峰填谷的方式，保障能源供應(yīng)環(huán)節(jié)的安全。

3.2.2. 3 空氣源熱泵

該項目計劃配備了2臺空氣源熱泵機(jī)組，作為廠房冷源/熱源，機(jī)組規(guī)格為70 k W，其他參數(shù)見表6。由于該機(jī)組的熱媒為制冷劑，因此在溫度較低的冬季，只需消耗較少電能就能夠?qū)⒖諝鉄崮苻D(zhuǎn)化成高溫位熱能，用來對末端系統(tǒng)運(yùn)行所需要的循環(huán)水進(jìn)行加熱。

3.2.2. 4 污水源熱泵

城市污水主要為生活污水、工業(yè)廢水，污水熱源泵的特點(diǎn)是將城市污水轉(zhuǎn)化成建筑冷熱源，要想使主機(jī)長期處于高效運(yùn)行狀態(tài)，關(guān)鍵是有適宜的溫度和穩(wěn)定的水量。該項目計劃對3臺水源熱泵機(jī)組進(jìn)行綜合應(yīng)用，并通過加設(shè)管殼換熱器的方式，保證熱源穩(wěn)定。

該機(jī)組的運(yùn)行原理如下：在溫度較高的夏季，將建筑物熱量向水源進(jìn)行轉(zhuǎn)移，溫度較低的水源可大量帶走建筑物熱量;在溫度偏低的冬季，先由水源負(fù)責(zé)對熱量進(jìn)行提取，再借助熱泵機(jī)組對熱量做提溫處理，并向建筑物內(nèi)部運(yùn)輸。正常情況下，水源熱泵每消耗約1 k W能量，就可以向用戶提供4 k W冷量/熱量。

3.2.2. 5 光伏發(fā)電與互補(bǔ)發(fā)電

3.2.2. 5. 1 光伏發(fā)電

廠房內(nèi)部建立了光伏電站，該電站發(fā)電量可以滿足能源站辦公及日常運(yùn)行。目前，得到大范圍推廣與應(yīng)用的太陽能發(fā)電技術(shù)，主要包括光熱電轉(zhuǎn)換和光電直接轉(zhuǎn)換，該項目所采用的技術(shù)為光熱電轉(zhuǎn)換，該技術(shù)強(qiáng)調(diào)基于太陽能組件，經(jīng)由串并聯(lián)方式，獲得發(fā)電所需要的光伏陣列，借助直流配電設(shè)備對太陽能做匯流處理，獲得僅需要進(jìn)行逆變就可以為日常生活及辦公所用的直流電，而直流電轉(zhuǎn)化成交流電所依托設(shè)備，主要為逆變器。

在外墻或是屋頂上對光伏陣列進(jìn)行安裝，既不需要占用有限的土地資源，同時還能夠?qū)⑽蓓敶蛟斐汕鍧嵉男⌒桶l(fā)電站，在節(jié)約電力支出的基礎(chǔ)上，使屋面隔熱性得到改善，即將光伏產(chǎn)品與能源站屋頂結(jié)合，使屋頂更節(jié)能。

3.2.2. 5. 2 互補(bǔ)發(fā)電

互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)的組件較多，主要有燈桿、互補(bǔ)控制器、單晶硅太陽能、免維護(hù)蓄電池和LED光源與燈具。風(fēng)力發(fā)電機(jī)基于磁懸浮技術(shù)，可基于磁懸浮技術(shù)+永磁發(fā)電機(jī)，使無噪聲、低風(fēng)速啟動的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)，只要有風(fēng)力作用，該電機(jī)就能長期處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，通過對磁力線進(jìn)行切割的方式，向廠房內(nèi)部提供需要的交流電。

3.2.3 改造效果

事實(shí)證明，經(jīng)過該次改造，該項目平均每年可節(jié)約標(biāo)煤重量為2 750 t，二氧化碳排放量較之前減少了5 400 t左右，二氧化硫排放量也減少了約11 t。雖然相較于上1個項目，該項目煙塵排放量的變化并不明顯，但是改造前后的差值仍然能夠達(dá)到0.6 t，具有借鑒及推廣意義。

4 結(jié)語

通過該文的分析可以看出，當(dāng)前，清潔能源得到了持續(xù)開發(fā)，多能互補(bǔ)的清潔供熱技術(shù)逐漸引起了人們的關(guān)注，該技術(shù)的優(yōu)勢除了可以使能源得到階梯化應(yīng)用外，還能夠?yàn)橹腔勰茉茨Ｊ綐?gòu)建助力。未來該技術(shù)仍將是研究重點(diǎn)，圍繞其具體應(yīng)用進(jìn)行探討是很有必要的。

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