某典型区域能源站系统的设计与运行分析

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1、某典型区域能源站系统的设计与运行分析　　摘要：该文分析了天津生态城2号能源站的设计及运行情况。三年以来地源热泵系统的冬季供热比例不高，都在50%以下。地源热泵双机组蓄能工况下的1#和2#地源热泵机组的平均COP值大致处于2.3～3.5之间，均低于额定COP值。但1#地源热泵机组从2014年2月26日到2014年3月21日期间平均COP值均大于额定COP值3.5，且在4.0～4.5之间变化；2#地源热泵机组从2014年3月11日开始到2014年3月21日期间均大于额定COP值，在3.8～4.3之间变化。机组冬季供水温度低有利于COP值的提高。生态城2号能源

2、站的运行使用可以为今后的区域能源站起到指导性的作用。　　关键词：生态城区域能源地源热泵COP　　中图分类号：TM714文献标识码：A文章编号：1674-098X（2016）11（a）-0001-04　　传统以大型煤电厂和大电网长距离输送电能的供应模式由于与二次能源供热、供冷等设备设施分地分设，不仅总投资运行成本居高不下，而且远距离输送能量损耗大、能源利用效率低（约40%左右）、环境污染严重。20世纪70年代发源于美国，目前已经在发达国家普遍运用的分布式冷热电三联供能源系统，它以天然气为主要的一次能源，能源站规模由区域负荷需求确定，可以建在城市负荷中心，实

3、现冷热电三联供，使一次能源发电后产生的余热烟气得到了高效的梯度循环利用，能源利用率高（达80%以上），碳排放仅为传统能源利用方式的1/4[1]。　　该文以生态城动漫园2号能源站为例（该文讨论的为供热季）来具体分析区域能源系统的运行状况。　　1能源站系统及运行策略　　1.1能源站系统组成　　该能源站主要由一套冷热电三联供机组、二台地源热泵机组、二台电制冷水冷机组、四个蓄能罐、换热机组、循环水泵及管道阀门等部分组成。图1所示为该能源站系统示意图。　　1.1.1燃气发电机组　　本系统设计一台常载负荷为1480kW的燃气内燃机发电机组，发电电压等级400V，通过

4、变电所升压变压器升压为10kV，与市网并网运行，当需要孤岛运行时，为能源站的水泵、照明供电，同时发电机组为烟气余热溴冷机提供387℃的高温烟气，烟气量7922kg/h，提供97/70℃的缸套水，缸套水流量：25.9m3/h。　　1.1.2烟气热水型余热吸收式空调机　　本能源站三联供系统的设计中，采用发电机组与余热吸收机的直接连接方式。采用一台Q冷=1363kW，Q热=1472kW的机组。　　1.1.3地源热泵机组　　根据天津地区气候特点及该项目现场条件，本项目采用土壤源热泵系统提供动漫园二号站全年部分冷热负荷。包括两台机组，一台机组Q冷=3550kW、P

5、冷=669kW，另一台机组Q热=4100kW、P热=1187kW。　　1.1.4电制冷水机组　　电制冷机组选用两台制冷量为4100kW的机组作为调峰设备。　　1.1.5蓄能系统　　系统选用4个容积为750m3的蓄冷（热）水罐.夏季水蓄冷按照4/12℃蓄冷温度设计，总蓄冷能力为24300kWh。冬季水蓄热按照65/50℃蓄热温度设计，总蓄热能力为45700kWh。　　1.2系统的运行策略　　能源站的供热季运行策略为。　　燃气发电机的发电供应范围为：烟气热水型余热吸收式空调机及其辅机（水泵、冷却塔）、1台地源热泵机组及2台地源热泵的所有辅机（用户级泵、地源侧

6、泵）；能源站内其他用电由市电供应。　　低谷期（23：00～7：00）：市电驱动两台地源热泵机组在制?峁た鱿略诵校?向蓄能槽进行蓄热，系统进入蓄热工况。发电机组、余热吸收机和电制冷机均处于停机状态。　　高峰期（8：00～11：00、18：00～23：00）：发电机驱动一台地源热泵机组制热，并带动余热吸收机和能源站部分辅机；其烟气余热通过余热吸收机制热，缸套水通过换热器提供热量。同时市电驱动蓄冷循环泵，将低谷期蓄存在蓄能槽中的热量进行释热。根据热负荷变化情况，由市电驱动另一台地源热泵机组制热，以补充热量不足部分。　　平段期（7：00～8：00、11：00～1

7、8：00）：由办公建筑特点，这段时间能源站所负担热负荷变化较平稳。系统运行模式同高峰期。　　1.3系统运行方式　　根据能源价格政策，优化选择地源热泵和直燃机运行，同时可以人工选择。　　根据天气变化和负荷的实际需要，选择主机设备运行台数，制定主机及其辅机运行时间表，由程序按照事先设定的时间表，自动起停，方便管理、高效运行。　　根据负荷情况自动加/减主机设备及辅助设备。　　在系统节能控制模式下，根据预测负荷、实时负荷情况、主机设备及其辅机性能，优化选择主机设备及其辅机台数，保证系统整体效率最优。　　根据负荷情况、室外气象参数，优化设定空调冷热水供水量，实现变

8、水量调节，在保证供冷供热需要的前提下，冷热源中心整体效率最高，运行费用最省。