一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法
【專利摘要】本發明公開了冷熱電聯供系統領域中的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，其特征在于，根據實際需求選擇分布式冷熱電聯供系統某條工藝流程的起始設備與型號，利用聯供系統所處典型時間點大氣條件對起始設備進行變工況修正；利用設備間輸入輸出關系，進行設備連接選擇，同時考慮工質在設備之間管道傳輸的參數損失，利用設備輸入工質參數限制進行設備型號選擇，并對設備進行變工況修正，直至完成工藝流程方案；多條工藝流程方案組合成為系統方案，并完成對聯供系統方案變工況下設備運行狀態和供能能力的計算。本發明提出的方法，可以靈活設計多種分布式冷熱電聯供系統，且避免了由于依據設備額定參數選型而引起的設備變工況條件下運行越限。
【專利說明】一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于分布式冷熱電聯供系統領域，尤其涉及一種分布式冷熱電聯供系統的 設計計算方法。
【背景技術】
[0002] 隨著世界能源儲量的不斷下降，人們越來越重視能源問題。分布式冷熱電聯供系 統作為能源利用率高、環境污染小的供能系統，受到越來越多的關注。
[0003] 20世紀70年代的能源危機導致了分布式供能系統的發展。一般來說，分布式冷熱 電聯供系統是指一種以分散的方式分布在負荷源附近，可獨立輸出電、冷、熱能的小規模供 能系統。它能夠將電、熱、冷3種能量需求有效統一，實現能源梯級利用，提高能源綜合利用 率。當前，分布式供能已經在國外得到大力發展。我國分布式供能雖然起步較晚，但是也已 經建立了分布式冷熱電聯供系統工程，分布式冷熱電聯供在我國將會得到飛速發展。
[0004] 雖然現在已經存在多種分布式冷熱電聯供系統的設計方案，但卻缺少一種以內燃 機或燃氣輪機為主要發電設備的分布式冷熱電聯供系統的設計方法。并且，在以內燃機或 燃氣輪機為主要發電設備的冷熱聯供系統中，由于內燃機或燃氣輪機的運行受大氣條件影 響十分明顯，它們在不同大氣條件下很容易偏離額定工況運行，設備連接管道之間也存在 工質參數損耗，從而引起整個分布式冷熱電聯供系統的變工況運行。所以，在特定大氣條件 下，設計分布式冷熱電聯供方案時只根據設備輸出額定值進行設備選型有可能在設備實際 運行時會出現設備運行參數越限的情況。目前雖然已有對分布式冷熱電聯供系統常用設備 的變工況計算研究，但是，卻缺少一種對分布式冷熱電聯供系統的通用變工況計算方法。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于，在考慮以內燃機或燃氣輪機為主要發電設備的分布式冷熱電 聯供系統所處大氣條件的前提下，提出一種靈活的、符合設備實際運行要求的分布式冷熱 電聯供系統設計方法，同時完成對所設計分布式冷熱電聯供系統的變工況計算，得到各設 備運行狀態及系統供能能力。
[0006] 本發明的技術方案是，一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，包括下列步 驟：
[0007] 步驟1 :設計燃氣輪機或內燃機作為分布式冷熱電聯供系統某一工藝流程的起始 設備，并根據實際需求選擇起始設備型號，作為其下級設備的上級設備。
[0008] 步驟2 :選擇分布式冷熱電聯供系統所應用環境的η個典型時間點的溫度、濕度、 壓力參數，對內燃機或燃氣輪機的發電功率及輸出工質進行修正，得到燃氣輪機或內燃機 消耗燃料流量、發電功率、輸出工質參數η個對應變工況值。
[0009] 步驟3 :上級設備輸出口產生的工質，除可用于供熱的部分外，經過對應工質管道 輸送給下級設備。根據設備間的連接關系和每一設備輸出口所欲接下級設備建立對應個數 的工質管道與上級設備輸出口相連，工質管道另一端與下級設備輸入口相接。
[0010] 步驟4 :計算η個典型時間點下步驟3中建立的工質管道與下級設備相接處對應 的η組工質參數，即下級設備輸入口所輸入工質參數。
[0011] 步驟5 :利用下級設備所存在型號及對應約束，進行下級設備型號選擇。選擇合適 設備型號，調整各輸出口傳遞到下級設備的工質在與該輸出口相連工質傳輸管道中的工質 分配比例，使所選擇設備型號必須在η組輸入工質參數下都能正常運行，若不存在合適下 級設備型號，需重新進行工藝流程設計。若不需重新進行工藝流程設計，則針對每一臺下級 設備，根據其輸入口輸入的η組工質參數對該設備輸出口設備工質參數及其它輸出參數進 行修正，得到η組修正值。
[0012] 步驟6 :根據下級設備判斷工藝流程設計是否結束。若設計結束，執行步驟7,否 貝1J，把存在必須接下級設備輸出口的下級設備作為新的上級設備，重復步驟3到步驟6。
[0013] 步驟7 :重復步驟1到步驟6,可建立多條工藝流程。將所建立的工藝流程組合，形 成分布式冷熱電聯供系統設計方案。
[0014] 步驟8 :計算分布式冷熱電聯供系統的發電功率、供熱功率、制冷功率，得到聯供 系統的供能能力，同時得到變工況下各設備運行狀態。
[0015] 根據上述方案的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，所述步驟4中，工 質煙氣考慮溫度、流量損耗，工質過熱蒸汽考慮溫度、壓強、流量損耗，工質飽和蒸汽考慮壓 強、流量損耗，熱水考慮溫度、流量損耗。
[0016] 根據上述方案的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，所述步驟6中，判 斷工藝流程設計結束的依據為：所述5中所述的所有下級設備不存在輸出口或存在可不接 下級設備的輸出口，且不準備為該輸出口設計下級設備，則該工藝流程設計結束。
[0017] 根據上述方案的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，所述步驟7中，重 復步驟1到步驟6的次數比分布式冷熱電聯供系統中工藝流程的條數小1。
[0018] 根據上述方案的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，將聯供系統方案中 所有發電設備的發電功率相加，得到聯供系統的發電功率、供熱功率及制冷功率，分布式冷 熱電聯供系統方案中各設備變工況運行參數由步驟5中修正結果得到。
[0019] 本發明所提出的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，其有益效果為：方 便靈活，且考慮了大氣條件對設備的影響，在設計過程中完成對設備的選型與變工況修正， 避免了按照設備額定參數選型而引起的設備實際運行參數越限，同時完成對所設計系統變 工況下設備運行狀態和功能能力的計算。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明的流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖，對本發明作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的， 而不是為了限制本發明的范圍及其應用。
[0022] 圖1給出了本發明方法的整體實施流程，具體步驟如下：
[0023] 步驟1 :設計燃氣輪機或內燃機作為分布式冷熱電聯供系統某一工藝流程的起始 設備，并根據實際需求選擇起始設備型號，作為其下級設備的上級設備。需要根據對聯供系 統所要求的供能能力，估算確定所需燃氣輪機或內燃機的臺數及型號。
[0024] 步驟2 :選擇分布式冷熱電聯供系統所應用環境的η個典型時間點的溫度、濕度、 壓力參數，對內燃機或燃氣輪機的發電功率及輸出工質進行修正，得到燃氣輪機或內燃機 消耗燃料流量、發電功率、輸出工質參數η個對應變工況值。
[0025] 步驟3 :上級設備輸出口產生的工質，除可用于供熱的部分外，經過對應工質管道 輸送給下級設備。根據設備間的連接關系和每一設備輸出口所欲接下級設備建立對應個數 的工質管道與上級設備輸出口相連，工質管道另一端與下級設備輸入口相接。
[0026] 以內燃機或燃氣輪機為主要發電設備的分布式冷熱電聯供系統主要包含的設備 及對應關系如表1所示。
[0027] 表1分布式冷熱電聯供系統各設備對應關系
[0028]
【權利要求】
1. 一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，其特征在于，該方法包括： 步驟1 :設計燃氣輪機或內燃機作為分布式冷熱電聯供系統某一工藝流程的起始設 備，并根據實際需求選擇起始設備型號，作為其下級設備的上級設備； 步驟2 :選擇分布式冷熱電聯供系統所應用環境的η個典型時間點的溫度、濕度、壓力 參數，對內燃機或燃氣輪機的發電功率及輸出工質進行修正，得到燃氣輪機或內燃機消耗 燃料流量、發電功率、輸出工質參數η個對應變工況值； 步驟3 :上級設備輸出口產生的工質，除可用于供熱的部分外，經過對應工質管道輸送 給下級設備，根據設備間的連接關系和每一設備輸出口所欲接下級設備建立對應個數的工 質管道與上級設備輸出口相連，工質管道另一端與下級設備輸入口相接； 步驟4 :計算η個典型時間點下步驟3中建立的工質管道與下級設備相接處對應的η組 工質參數，即下級設備輸入口所輸入工質參數； 步驟5 :利用下級設備所存在型號及對應約束，進行下級設備型號選擇，選擇合適設備 型號，調整各輸出口傳遞到下級設備的工質在與該輸出口相連工質傳輸管道中的工質分配 比例，使所選擇設備型號必須在η組輸入工質參數下都能正常運行，若不存在下級設備型 號，需重新進行工藝流程設計，若不需重新進行工藝流程設計，則針對每一臺下級設備，根 據其輸入口輸入的η組工質參數對該設備輸出口設備工質參數及其它輸出參數進行修正， 得到η組修正值； 步驟6 :根據下級設備判斷工藝流程設計是否結束，若設計結束，則繼續后續步驟，否 貝1J，把存在必須接下級設備輸出口的下級設備作為新的上級設備，重復步驟3到步驟6 ; 步驟7 :重復步驟1到步驟6,可建立多條工藝流程，將所建立的工藝流程組合，形成分 布式冷熱電聯供系統設計方案； 步驟8:計算分布式冷熱電聯供系統的發電功率、供熱功率、制冷功率，得到聯供系統 的供能能力，同時得到變工況下各設備運行狀態。
2. 根據權利要求1所述的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，其特征在于， 所述步驟4中，工質煙氣考慮溫度、流量損耗，工質過熱蒸汽考慮溫度、壓強、流量損耗，工 質飽和蒸汽考慮壓強、流量損耗，熱水考慮溫度、流量損耗。
3. 根據權利要求1所述的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，其特征在于， 所述步驟6中，判斷工藝流程設計結束的依據為：所述步驟5中所述的所有下級設備不存在 輸出口或存在可不接下級設備的輸出口，且不準備為該輸出口設計下級設備，則該工藝流 程設計結束。
4. 根據權利要求1所述的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，其特征在于， 所述步驟7中，重復步驟1到步驟6的次數比分布式冷熱電聯供系統中工藝流程的條數小 1〇
5. 根據權利要求1所述的一種分布式冷熱電聯供系統的設計計算方法，其特征在于， 將聯供系統方案中所有發電設備的發電功率相加，得到聯供系統的發電功率、供熱功率及 制冷功率，分布式冷熱電聯供系統方案中各設備變工況運行參數由步驟5中修正結果得 到。
【文檔編號】G06F19/00GK104123446SQ201410334582
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】陳旭, 郭曉斌, 楊振綱, 雷金勇, 關南強, 申展, 陳鋼, 凌猛 申請人:中國南方電網有限責任公司, 南方電網科學研究院有限責任公司, 南方電網綜合能源有限公司