区域热电厂负荷优化分配与热网优化-研究

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1、大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1课题研究的目的和意义能源工业是国民经济的基础产业，是实现现代化的物质基础。我国虽然是世界上能源蕴藏和能源生产大国，但同时我国的人口基数大，能源利用率较低，与发达国家存在着较大差距，因此我国要走可持续发展的道路，就迫切需要节约资源，提高能源综合利用效率，加强能源管理，扩展设备效能和提高设备利用率，从而更加有效地利用能源。“十一五”规划明确要求，到2010年我国单位GDP的能耗要比“十五”末期下降20％。电能是国民经济发展的重要支柱，为经济社会的发展提供有利支持，热能广

2、泛的应用于动力用热、工艺用熟和生活用热三个方面，因而热能和电能在能源利用和消耗中占有主导地位，随着电力体制改革的发展，“厂网分开、竞价上网”的形势要求各电厂提高运行水平，降低全厂燃耗，要节约发电和供热的成本，提高企业效益。热电厂的优化运行是现阶段节能降耗的重要手段．当系统负荷发生变化，如何在机组间进行负荷分配将对整个系统的经济性产生很大的影响“’。这时对热电厂的机组负荷进行优化分配是主要途径。它不需要对现有设备进行改造就可以完成，利用软件对各机组的负荷分配加以优化，这是降低热电燃耗的有效而又简便的方法

3、．随着总能量系统新概念的提出和热力系统、复杂化趋势发展，系统设计和分析优化倍受关注。因而能量系统的节能提高到一个新的高度。总能系统是在可持续发展的背景下形成的一门能源科学的新分支，它的目的是总的安排多种能量之间的配合关系与转换利用以取得最佳的总效果，即全面考虑热力、动态、控制、经济、环保等多因素多目标【2】●基于总能系统的设计和分析优化主要体现在三个部分：把能量转换利用提高到系统来认识，不局限于单一设备或循环的性能优劣；注重不同循环和用能系统的有机结合与一体化匹配的系统构成；应用先进技术、数学手段和热

4、力学分析方法，从整体上把握参数、流程以及系统的优化。根据以上理论，对于一般的用能系统可以划分为3个部分：能量转换部分、能量传输部分和能量利用部分。能量转换部分主要是指将煤、天然气等一次能源转换为蒸汽或电等二次能源的部分，即锅炉房。在我国无论是电站锅炉还是工业锅炉，都存在着煤耗高或者热效率低的现象。2003年，我国供电的平均标准煤耗为3819／k'w·h，与发达国家相比，多耗609／kw·h，热效率低10个百分点。对于锅炉的经济运行，除了提高锅炉的热效率之外，对并联运行的锅炉怎样进行科学的分配负荷，才能

5、实现最大的节约能源，这个是时下的区域热电厂负荷优化分配与热网优化研究研究重点。在机组阃进行优化分配就是在保证正常运行的前提下，合理分配各机组所承担的负荷，使系统发电供热所消耗的燃料或者所消耗的生产费用(主要是燃料费用)最小。对锅炉房负荷分配的最优化，是进一步提高锅炉房实际效率和经济性的最有效运行优化方式。这一方式正日益显示出其重要性脚。而且在工业锅炉中，大多采用热电联产方式，热电联产是指在锅炉产生的蒸汽驱动汽轮发电机组发电的过程中或者之后，将臭气或者排气的热能加以利用，既发电又供热的生产方式。热电厂联

6、产电和热两种产品。由于实现热电联产能提高能源利用率远比热电分产节约能源。热电厂的供热标准煤耗率一般均小于44kg／GJ，对于有稳定热负荷，供热机组选配合理的热电厂，供电标准煤耗率可在3609／kw·h时以下。这就涉及到热电负荷分配的问题。运用先进的研究理论和计算机技术，可以按照新的方法来进行热电分配，通过建立数学模型并确立相应的约束条件，运用现代数学理论中优化算法求解，这样得到方案的更合理，更具有实用性和经济性。能量传输部分即运送能量介质的通道与管网。各种能源在很大程度上是以热能的形态被利用的。或者经

7、过热能这一形态转变成其他形式的可用能量。鉴于热能输送是能量输送中的普遍和典型情况，本文主要讨论热能输送系统的热经济优化方法。大型企业的余热利用与城市供热都广泛地运用到供热管网，供热管网作为连接所有用户的热源的桥梁，担负着输送和分配热量的任务，是能量转换与利用过程中的一个重要环节。随着城市规模的发展和各国环保意识的提高，供热管网的建设投资越来越大，一般占到整个供热工程总投资的50％以上，由于许多热网辐射半径很大，其动力消耗也占有很大的比重，因此，对它的研究具有重要意义。如何降低能量传输系统的能量损失(火

8、用损失)是现在研究的主要目标。能量损失主要体现在散热损失和阻力损失。目前解决此问题的主要突破口包括：首先选择最佳管道铺设方案；其次加强热管道的保温工作；最后提高检修、装配质量，定期进行运行维护，保持密封良好，减少泄露损失。设计合理的管网布置有助于节约资金并提高企业经济效益。综上所述，对热电厂的机组负荷进行优化分配以及对能量运输系统进行优化研究，在一次能源供求日益严重的今天，对缓和能源供求于交通运输的紧张状况，改善自然生态环境，节约有限的矿物资源等方面，都