节能分析报告

节能分析报告

一、目的和意义

这套程控系统主要的设计思想是：在热源侧和大负荷换热站一级网回水侧加装程控自动调节装臵，在基本满足人们用热需求的前提下热源侧以及各换热站之间错时供热，对供热用户采取24小时连续不间断供热，但有降温和升温时段，以达到提高供热系统自动化水平，减少热能消耗，节省人力和水利资源，大幅度节能减排，增收节支的目的。热电联产机组在用电高峰时段以及掺烧褐煤时期，供热能力将大幅降低，无法满足全网供热需求，需要自动装臵能合理精确的调节热量和水量在全网的分配。东北XX的分散小锅炉房供暖系统，为了少烧煤节约成本和支出，有很多都采取分时供暖即一天只供暖几个小时其他时间停炉。而我们得热电联产供热系统，采取的是一天24小时连续供热，供暖系统要不间断的工作，而很多公共建筑，只需在其使用的时候保证正常供热，而在夜间或休息日时，只要维持一个值班温度就可以了。在这种情况下，根据“节能减排，按需供热”的原则，采用错时供暖方式将会最大限度的降低能量的消耗，从而大大提高能源的利用率。对于一般的公共建筑，采用错时供热后，可以节约建筑物耗热量的30%以上。黑龙江省的地域特点，冬季采暖是居民必备的生活条件之一。绥化中盟热力公司做为绥化市的主热源，其供热面积大，对供热系统的可靠性也提出了更高的要求。本系统在调度中心设有微机远程控制终端值班调度可以实时监控和调整热网的热力和水利平衡，有效地提高了供热系统的可靠性。

通过本系统在全国的推广和应用，可以大规模的节能减排，创收节支，极大的提高环境保护水平，提高中盟公司热电联产企业的经济和社会效益。

推广后的直接和间接效益

以采暖期年平均热负荷-10.5℃做为计算值

室内温度为24℃时瞬时供热量MWGJ/h

室内温度为18℃时瞬时供热量MWGJ/h

瞬时热量差为852.5GJ/h

采暖期182天_24小时=4368小时

采用节能装臵后节约热能=852.5GJ/h_4368小时=GJ

按市场价计算1GJ=43.75

一年节约热能资金如下：GJ_43.75=12.5元（人民币）

标煤单价：元/吨

折合标煤：吨

二、国内外研究水平综述

本系统的设计原则

1、在绥化市供热规划的指导下，结合城市集中供热事业的发展，合理布局、统筹安排，立足当前、兼顾长远。

2、贯彻节能方针，提高能源的利用率，以达到节约能源、减少排放、改善环境的目的，力求取得较好的经济效益和社会效益。

3、坚持科学态度，使设计做到技术先进、经济合理、安全可靠。

本系统的设计方案和软硬件技术，在国内热电联产供热系统处于领先水平，与国外发达地区和先进技术相比还有很大差距。一些大专院校锅炉房供暖系统有分时供热系统，并取得了较好经济效益，他们的主要做法是在学生放假期间和学生放学后手动关闭阀门或停止锅炉运行。自动化程度较低而且涉及的供热用户很少。

通过查阅各种资料以及同供热系统专家学者共同探讨，我们得出在煤炭资源水力资源人力资源成本高居不下的当代，能源紧张问题，已经越来越引起国内外人士的高度关注。由于供热在能源消耗中占据相当大的比重，因此合理有效地利用能源是我们热力人迫切需要解决的问题，本系统的设计理念和思想将是中国供热系统的必然发展方向。本世纪，我们将向现代化建设第三步战略目标迈进，环境保护面临着更大的压力和挑战。我们必须认真实施可持续发展战略，把节能减排、环境保护和生态建设放到更重要的位臵。要坚持统筹规划，依靠科技进步，加大资金投入，加强污染治理，改善生态环境。我们相信，通过全国人民坚忍不拔的努力，就一定能够使中华大地水更清、天更蓝、山川更加秀美。

三、项目的理论和实践依据

（一）项目研究内容的原理简述

PLC控制器根据供热曲线，通过检测二级网供水温度和室外温度，自动调节电动调节阀的开度，实现换热站的质调节；可以根据不同的时间段及地点（白天、夜晚不同，冬季、春季不同，学校、办公室、

居民楼不同）设臵多条曲线，监控中心也可以根据实际需求，经济分析后，设定经济运行的曲线，管理人员通过网络及RTU修改运行曲线和设定参数，完成运行曲线的修改、移植，达到节约热能、经济运行的效果。

图1温度曲线修正

（二）项目研究内容的实践依据

在供热系统中，供暖热负荷是系统最主要的热负荷，甚至是唯一的热负荷，因此，在供热系统中，通常把供暖热负荷随室外温度的变化规律，作为供热系统调节的依据，供热调节的目的，在于使供暖用户的散热设备的散热量与用户热负荷的变化规律相适应，防止供暖用户出现室温过高或过低的现象。

设计热负荷

根据《采暖通风及空气调节设计规范》，绥化市采暖室外计算温度-26℃，采暖期平均温度-10.5℃，采暖期182天，现供热温度24℃

节能改造后供热温度19℃以下。

热负荷计算公式：Q=qF(tn-tw)/(tn-twj)

热量平衡：当热水网路在稳定状态下运行时，如不考虑管网的沿途损失，则网路的供热量应等于供暖用户采暖设备的散热量，也应该等于供暖热用户的热负荷。

供暖热用户的热负荷Q1

Q1qV(tn-tw)（1）q–建筑物的体积供热指标V–建筑物的外部体积tn–室内温度tw–室外温度

供暖用户采暖设备的散热量Q2

Q2KF(tgth

2-tw)（2）K–散热器的传热系数F–散热器的散热面积tgth–散热器热煤平均温度

供热量Q3

/3600=1.163G（tg-th）（3）G–循环水流量c–Q3=Gc（tg-th）

热水的质量比热c=4.187J/kg.℃tg–供水温度th–回水温度

即Q1=Q2=Q3这也是供热调节的理论基础，从公式（1）中可以

看出，系数q及V一般变化不大，我们可以认为是常数，所以当我们要控制建筑物的室内温度一定时，只有tw–室外温度一个变量，也就

是说室外温度是影响建筑物供暖热负荷的唯一变量。

实际上，由于室外的风速及风向，特别是太阳辐射的变化与室内外温度都产生影响，但是这个影响可以可忽略不计。所以在整个管网大面积节能程控中，室外温度的变化是系统产生扰动的决定性因素，控制的主要目的就是抵消室外温度变化产生的扰动影响，维持系统的平衡。

对居民类用户主要的调节方式是每天晚间22点–凌晨3点期间降温供热，室内温度维持14度左右，凌晨3点–8点提温运行，温度维持在18度左右，8点–16点降温供热温度维持14度左右，16点–22点提温运行温度维持在18度左右。对企事业单位机关学校幼儿园类用户主要的调节方式是每天晚间19点-6点降温供热温度维持12度左右。6点至19点温度维持在18度左右。

对企事业单位机关学校幼儿园类等用户在周末及节假日期间全天维持在10度左右。

对学校类用户寒假期间全天维持在10度左右。

中盟热力公司供热范围内

公用建筑172万平方米

工业建筑22万平方米，

居民用户354万平方米

（三）项目研究的关健点和难点

1．节能时序控制

即把二级网供水温度控制点分支成若干控制段，针对不同时段完成二级网供水温度的控制，温度控制属于大滞后系统，因每个换热站面积不同，所以各项控制参数还需跟据不同换热站面积实施过程中进行整定。

2．室外温度采集的准确度是完成整个热网节能控制关健点

在整个管网大面积节能程控中，室外温度的变化是系统产生扰动的决定性因素，控制的主要目的就是抵消室外温度变化产生的扰动影响，维持系统的平衡。

四、项目研究内容和实施方案

每一种控制策略都各有优缺点，但是从理论上看都是以供热负荷为基础的，它是在二级网水力平衡条件下，无论上述那种方式结果都是一样的，重要的是必须结合当地建筑物及供热管网的实际情况，来制定控制策略，结果可能是某种控制策略结合必要的人工经验的修正，才能达到理想的控制效果。

在本工程中，热用户中65%为住宅，其它为办公楼﹑学校﹑医院﹑商服﹑工企等，情况较复杂，在住宅中，节能建筑大概为60%，其它为非节能性建筑。换热站共36个，规模从几万m2到30万m2不等。

本工程换热站具有如下特点：换热站较多，站与站之间距离较远,分布分散，每个换热站既运行又相互影响，系统惰性大，参数变化缓慢，滞后时间长，各换热站供热面积大小不一，热用户的建筑结构不同。不论换热站如何千差万别，但是在节能调节时都要遵循以下的调节规律。

由于供热系统热惰性大，属于大滞后系统，对于调节规律的选择，适合于采样调节，即电动调节阀不连续调节，避免产生振荡，使被调参数出现上下反复波动现象，这样调节效果反而不好。采样调节就是对电动调节阀进行间歇性调节，可采取30分钟调节一次的方法，这要视供热系统的规模大小而定。系统越大，调节间隔应愈长，这样可以充分反映延时的影响。每次调节，电动调节阀的开度变化也不能过大，要进行行程。

1.2.1被调量的选择----温度控制

当室外温度一定时，根据负荷预测的结果，热网热源的流量和供

水温度应该是一致的。对于换热站而言，根据公式Q=G（H供-H回），当换热站的一级网流量必须限定在一定的幅度内变化的时候，而供水温度由热源决定，不可调。这样决定热负荷Q的参数主要就是二级网的供水温度了，所以我们把二级网的供水温度定为主调量。

对于换热站的运行最忌讳的是大流量、小温差运行或者小流量、大温差运行，这样换热器的运行效率很差，因为一级网的供水温度是一样的，我们的调整方法是通过检测一级网的回水温度，控制二级网供水温度在一个最优的控制值上，这样即保证了合理的温差，又保证了换热器的换热效率。

根据负荷预测的结果及历年的运行经验，我们可以绘制出二级网供水温度的运行曲线，并且在运行热负荷Q的实际消耗量的指导下，对曲线进行修正，根据居民室内温度值的反馈数据进行偏差补偿。就可以拟合出一条优化的运行曲线。

1.2.2控制算法

通过以上的说明,我们不难总结出如下结论:

1.供热量是多变的,但是是可控的可以选择供水温度作为被调节量。

2.调整时要作到厂网统一协制

3.热网是一个大滞后系统,负荷预测是必须的

4.为了避免出现水力及热力失调,要对流量进行必要的限幅

多时段下发极端切换

流量温度限幅

换热站热负荷调节框图

根据以上几点,可以归纳出如上的换热站调节框图,算法控制器

一般采用PID算法或者根据人工经验归纳出的模糊算法。时序控制器通过一定的时间间隔触发算法控制器动作，防止控制器频繁动作。

1.3室外温度采集

热网软件系统将气候模型读取的气象信息进行统计并形成热力

公司独有的供暖期各室外温度段持续时长及相应温度段的供热负荷量。采暖室外计算温度的合理确定直接影响采暖设计热负荷的计算准确度,进而影响暖系统的热舒适性、能耗及投资情况。采用更接近实际情况的室外计算温度,会提高建筑节能分析研究、设计和运行的精

确度,有利于促进企业跟据自已的实际情况进行设备选型参数设计等提供更可靠的依据。