摘要：探討熱電廠供熱系統(tǒng)峰荷熱源的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷及基本設(shè)置方式，對(duì)熱電廠供熱系統(tǒng)峰荷熱源在設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行中存在的問(wèn)題及對(duì)策進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：熱電廠供熱系統(tǒng)；  峰荷熱源；  基本熱負(fù)荷；  尖峰熱負(fù)荷

Problems and Countermeasures on Peak Shaving Heating Source of Heat-supply System of Cogeneration Power Plant

Abstract: The design heating load and basic setting pattern of peak shaving heat source of heat-supply system of cogeneration power plant are discussed.The problems and countermeasure in design，construction and operation of peak shaving heat source of heat-supply system of cogeneration power plant are analyzed.

Key words: heat-supply system of cogeneration power plant；peak shaving heat source；basic heating load；peak heating load

峰荷熱源是集中供熱系統(tǒng)(特別是熱電廠供熱系統(tǒng))中必不可少的重要部分，對(duì)供熱系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性具有重要作用。但在峰荷熱源的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行中，卻存在若干問(wèn)題，研究并解決這些問(wèn)題，可以提高供熱系統(tǒng)的供熱質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

1 峰荷熱源的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

為提高熱電廠熱電機(jī)組的設(shè)備利用率及經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)根據(jù)基本熱負(fù)荷及特性合理地選擇熱電機(jī)組的容量和類(lèi)型，尖峰熱負(fù)荷由峰荷熱源承擔(dān)，構(gòu)成以熱電聯(lián)供為基礎(chǔ)，熱電聯(lián)供與熱電分供相結(jié)合的熱量供應(yīng)系統(tǒng)。在熱負(fù)荷高峰期，熱量大部分來(lái)自熱電廠(基本熱源)，不足部分由峰荷熱源供給。對(duì)于以城市供熱為主的集中供熱系統(tǒng)，熱電廠的最大供熱能力占供熱區(qū)域最大熱負(fù)荷的份額(熱化系數(shù))宜為60%～70%，即峰荷熱源的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷為最大熱負(fù)荷的30%～40%。

熱電廠與峰荷熱源的熱負(fù)荷曲線見(jiàn)圖l。由圖1可知，從供暖期開(kāi)始至供暖期結(jié)束，基本熱負(fù)荷曲線為ABCD，當(dāng)進(jìn)入嚴(yán)寒期，峰荷熱源投入運(yùn)行，尖峰熱負(fù)荷曲線為BEC。采用圖l的熱負(fù)荷曲線運(yùn)行，熱電廠從供暖期開(kāi)始至結(jié)束，承擔(dān)的熱負(fù)荷比較平穩(wěn)。若尖峰熱負(fù)荷由熱電機(jī)組承擔(dān)，由此導(dǎo)致的多余電力消納將成為問(wèn)題。

2峰荷熱源的基本設(shè)置方式^[1-2]

①設(shè)置方式1

熱電廠內(nèi)設(shè)置尖峰鍋爐房(系統(tǒng)流程見(jiàn)圖2)。由圖2可知，熱水經(jīng)過(guò)基本加熱器加熱后進(jìn)入熱網(wǎng)熱負(fù)荷主干線。當(dāng)供暖期處于初末寒期時(shí)，旁通閥開(kāi)啟，尖峰鍋爐房不投入運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)入嚴(yán)寒期時(shí)，旁通閥關(guān)閉，尖峰鍋爐房投入運(yùn)行，基本加熱器出水經(jīng)尖峰鍋爐房加熱至設(shè)計(jì)溫度，進(jìn)入熱網(wǎng)主干線。對(duì)于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運(yùn)營(yíng)方均為熱電廠。

②設(shè)置方式2

熱電廠內(nèi)設(shè)置尖峰加熱器(系統(tǒng)流程見(jiàn)圖3)。由圖3可知，當(dāng)供暖期處于初末寒期時(shí)，閥門(mén)4開(kāi)啟，閥門(mén)5、6關(guān)閉，尖峰加熱器不投入運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)入嚴(yán)寒期時(shí)，閥門(mén)4關(guān)閉，閥門(mén)5、6開(kāi)啟，尖峰加熱器投入運(yùn)行。雖然采用尖峰加熱器作為峰荷熱源的造價(jià)較低且易于實(shí)現(xiàn)，但尖峰加熱器需較高參數(shù)的蒸汽，對(duì)發(fā)電量有一定影響。對(duì)于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運(yùn)營(yíng)方均為熱電廠。

③設(shè)置方式3

熱電廠外主干線設(shè)置尖峰鍋爐房(系統(tǒng)流程見(jiàn)圖4)。由圖4可知，熱水經(jīng)過(guò)熱電廠內(nèi)基本加熱器加熱后進(jìn)入熱網(wǎng)主干線。當(dāng)供暖期處于初末寒期時(shí)，旁通閥開(kāi)啟，尖峰鍋爐房不投入運(yùn)行。當(dāng)進(jìn)入嚴(yán)寒期時(shí)，旁通閥關(guān)閉，熱電廠出水經(jīng)尖峰鍋爐房加熱至設(shè)計(jì)溫度。對(duì)于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運(yùn)營(yíng)方均為供熱公司。

④設(shè)置方式4

熱電廠外支干線設(shè)置尖峰鍋爐房(系統(tǒng)流程見(jiàn)圖5)。由圖5可知，與設(shè)置在熱電廠外主干線的峰荷熱源不同之處為尖峰鍋爐房設(shè)置在熱網(wǎng)的支干線上，尖峰鍋爐房負(fù)責(zé)某個(gè)分支的尖峰熱負(fù)荷。尖峰鍋爐房可以新建，也可以利用原有小區(qū)的供熱鍋爐房。對(duì)于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運(yùn)營(yíng)方均為供熱公司。

3 存在問(wèn)題

3.1設(shè)計(jì)、建設(shè)

①設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的缺失

目前，涉及峰荷熱源設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)條款見(jiàn)表1。針對(duì)小型火力發(fā)電廠，GB 50049-2011第13.1.4條、l3.1.5條、l3.1.6條，對(duì)熱化系數(shù)、峰荷熱源設(shè)置方式進(jìn)行了有關(guān)規(guī)定，但對(duì)峰荷熱源設(shè)置方式的規(guī)定不十分明確具體，使得設(shè)計(jì)人員在執(zhí)行中的自行處理和可選擇性余量過(guò)大。針對(duì)大中型火力發(fā)電廠，GB 50660-2011只在第12.8.2條規(guī)定：熱網(wǎng)尖峰加熱器應(yīng)根據(jù)熱負(fù)荷性質(zhì)、輸送距離、當(dāng)?shù)貧夂蚝蜔峋W(wǎng)系統(tǒng)等因素綜合研究確定是否裝設(shè)。并未考慮其他峰荷熱源形式以及尖峰加熱器所需抽汽對(duì)發(fā)電量的影響。CJJ 34-2012的6.0.2條、6.0.3條僅涉及了基本熱源與峰荷熱源的運(yùn)行調(diào)節(jié)方式。

由以上分析可知，GB 50049-2011、GB 50660-2011側(cè)重于熱電廠的設(shè)計(jì)，而CJJ 34-2012則側(cè)重于熱網(wǎng)設(shè)計(jì)。目前缺少一項(xiàng)統(tǒng)籌考慮熱電廠供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，特別是針對(duì)峰荷熱源的設(shè)計(jì)內(nèi)容。

②設(shè)計(jì)建設(shè)單位的接口問(wèn)題

熱電廠供熱系統(tǒng)由熱源、熱網(wǎng)、熱用戶組成，缺一不可，3個(gè)部分的技術(shù)參數(shù)應(yīng)相互銜接，規(guī)模容量應(yīng)匹配。但實(shí)際上，熱電廠設(shè)計(jì)由電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單位承擔(dān)，熱網(wǎng)設(shè)計(jì)由市政建設(shè)部門(mén)的設(shè)計(jì)單位承擔(dān)，即熱電廠供熱系統(tǒng)由兩個(gè)平行的設(shè)計(jì)單位分別設(shè)計(jì)，各設(shè)計(jì)單位僅對(duì)各自的設(shè)計(jì)范圍負(fù)責(zé)，這易導(dǎo)致設(shè)計(jì)單位之間的接口存在問(wèn)題。

熱電廠由電力行業(yè)投資建設(shè)，熱網(wǎng)由市政行業(yè)投資建設(shè)。對(duì)于峰荷熱源投資、運(yùn)營(yíng)方均為供熱公司的情況，若峰荷熱源的投入資金難以落實(shí)，峰荷熱源建設(shè)將滯后甚至難以上馬，尖峰熱負(fù)荷則由熱電廠承擔(dān)，由此導(dǎo)致的多余電力消納將成為問(wèn)題。

3.2 運(yùn)行

峰荷熱源的運(yùn)行時(shí)間短，且為變負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)峰荷熱源售熱價(jià)格與基礎(chǔ)熱源售熱價(jià)格相同時(shí)，若峰荷熱源的投資、運(yùn)營(yíng)方均為熱電廠，尚可平衡盈虧，反之運(yùn)營(yíng)方將虧損，影響運(yùn)營(yíng)的積極性。

4 對(duì)策

①設(shè)計(jì)、建設(shè)

建議編制單獨(dú)的有關(guān)熱電廠供熱系統(tǒng)(包含峰荷熱源)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn))，由電力行業(yè)、市政行業(yè)和有關(guān)院校共同編制。在熱電廠供熱系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)后，組織電力設(shè)計(jì)單位、市政設(shè)計(jì)單位間的設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)，共同解決與峰荷熱源有關(guān)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。建議修編《熱電聯(lián)供規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè)》，增寫(xiě)“峰荷熱源”一章，并在熱能動(dòng)力與建筑環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)的熱電聯(lián)供教材中，增寫(xiě)與峰荷熱源有關(guān)的內(nèi)容。

在熱電聯(lián)供項(xiàng)目規(guī)劃中增寫(xiě)與峰荷熱源有關(guān)的內(nèi)容，審查熱電聯(lián)供項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)把峰荷熱源作為重點(diǎn)審查內(nèi)容。在核準(zhǔn)熱電聯(lián)供項(xiàng)目時(shí)，把峰荷熱源與基本熱源的建設(shè)捆綁核準(zhǔn)，以確保峰荷熱源建設(shè)資金的落實(shí)，確保工期。

②運(yùn)行

根據(jù)峰荷熱源的運(yùn)行時(shí)間及變負(fù)荷特性，制定合理的峰荷熱源售熱價(jià)格或熱價(jià)補(bǔ)貼，促進(jìn)運(yùn)營(yíng)方的積極性。組建城市熱源管理公司，統(tǒng)一管理熱源和熱網(wǎng)，從內(nèi)部平衡盈虧，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有熱電公司向下延伸業(yè)務(wù)，投資熱網(wǎng)，管理熱網(wǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 張開(kāi)菊，劉偉亮，宋偉，等.熱力網(wǎng)與供熱[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006：94-100.

本文作者：崔占忠 陳冠益 郭曉克 徐坤

作者單位：天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)東北電力設(shè)計(jì)院