一種天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法。本發(fā)明的特點(diǎn)在于：步驟如下：獲取區(qū)域、樓宇或產(chǎn)業(yè)園內(nèi)不同類型建筑、不同功能用戶和不同類型企業(yè)的用能單元屬性；計(jì)算出不同用能單元的全年能量損失曲線；根據(jù)不同用戶類型和全年能量損失曲線，結(jié)合用戶要求，利用需求側(cè)響應(yīng)理論計(jì)算出用戶負(fù)荷延時(shí)曲線；將用戶負(fù)荷延時(shí)曲線與全年能量損失曲線相加，得到用戶全年負(fù)荷分布情況，將峰值負(fù)荷做為分布式能源站裝機(jī)的設(shè)計(jì)負(fù)荷。本發(fā)明可以有效解決供能與用能矛盾，供能與節(jié)能矛盾，以及設(shè)計(jì)負(fù)荷較大造成的裝機(jī)方案與負(fù)荷不匹配等問題，根據(jù)本方法設(shè)計(jì)出的分布式供能系統(tǒng)無論從供能還是從用能角度均能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。
【專利說明】一種天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣分布式供能系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，尤其是涉及一種天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，屬于天然氣分布式能源利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣分布式能源以天然氣為燃料，通過冷、熱、電三聯(lián)供等方式實(shí)現(xiàn)能源梯級(jí)利用，并在負(fù)荷中心就近實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的現(xiàn)代新型能源供應(yīng)方式。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模可分為區(qū)域型分布式能源、樓宇型分布式能源和產(chǎn)業(yè)型分布式能源。
[0003]區(qū)域型分布式能源一般建設(shè)在新城區(qū)、開發(fā)區(qū)、小城鎮(zhèn)、大學(xué)城等建筑面積較大、用戶類型多、負(fù)荷需求大的區(qū)域，機(jī)組裝機(jī)規(guī)模相對(duì)較大。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路:首先利用負(fù)荷計(jì)算軟件(PKPM、鴻業(yè)等)計(jì)算不同建筑的全年冷、熱負(fù)荷延時(shí)曲線，再把多棟建筑負(fù)荷進(jìn)行疊加作為整個(gè)區(qū)域的全年冷熱負(fù)荷延時(shí)曲線，進(jìn)而優(yōu)選設(shè)備進(jìn)行裝機(jī)方案比選，選取技術(shù)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)方案作為整個(gè)區(qū)域供能系統(tǒng)。
[0004]樓宇型分布式能源一般建設(shè)在沒有條件建設(shè)大型分布式能源的地方，可以是單棟樓宇、建筑群如醫(yī)院、酒店、商廈等，其特點(diǎn)是冷、熱、電需求在一段時(shí)間內(nèi)較為單一，運(yùn)行時(shí)間規(guī)律單一。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與區(qū)域分布式能源基本一致。
[0005]產(chǎn)業(yè)型分布式能源一般應(yīng)用在石化、冶金、食品、建材、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)為主的工業(yè)園區(qū)，其特點(diǎn)是電、熱、汽需求比例穩(wěn)定、較為規(guī)律且規(guī)模大。系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路:首先調(diào)查和核實(shí)各個(gè)工業(yè)企業(yè)現(xiàn)狀、近期和遠(yuǎn)期規(guī)劃負(fù)荷數(shù)據(jù)，再根據(jù)各個(gè)工業(yè)企業(yè)用能時(shí)間，對(duì)整個(gè)供能區(qū)域負(fù)荷進(jìn)行疊加分析，計(jì)算出最大負(fù)荷、平均負(fù)荷和最小負(fù)荷；根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)選取不同主機(jī)進(jìn)行方案優(yōu)化，通常需要配備一定容量的調(diào)峰設(shè)備，以保證在最大負(fù)荷下，各個(gè)企業(yè)能夠正常生產(chǎn)。
[0006]傳統(tǒng)分布式能源規(guī)劃設(shè)計(jì)均是以滿足用戶需求為前提而進(jìn)行的方案設(shè)計(jì)，能夠滿足所有峰值負(fù)荷下用戶正常的使用，雖然對(duì)于用戶來說具有較為可靠的能源供應(yīng)保障，但是對(duì)于投資商卻存在較大問題，主要包括:①?gòu)奈⒂^經(jīng)濟(jì)學(xué)角度分析，供應(yīng)與需求可以在市場(chǎng)中自由交易，價(jià)格由供需兩側(cè)共同決定時(shí)，市場(chǎng)交易中的總收益才是最大的，若不能將供應(yīng)與需求方平等對(duì)待，將不能營(yíng)造良性運(yùn)行的市場(chǎng)。目前規(guī)劃與設(shè)計(jì)僅是供能方無限滿足用戶的無規(guī)劃需求，必將造成裝機(jī)規(guī)模偏大、低效率運(yùn)行及用戶無節(jié)制用能而造成資源浪費(fèi)。②供能設(shè)計(jì)與用戶建筑設(shè)計(jì)為兩個(gè)單位，無法實(shí)現(xiàn)供能資源與節(jié)能資源最優(yōu)組合，較難達(dá)到冷、熱、電整體最優(yōu)配置。③以燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力單元無法滿足最大冷、熱負(fù)荷時(shí)，通常配以調(diào)峰鍋爐來滿足需求，造成能源浪費(fèi)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法。該方法可以有效解決供能與用能矛盾，供能與節(jié)能矛盾，以及設(shè)計(jì)負(fù)荷較大造成的裝機(jī)方案與負(fù)荷不匹配等問題，根據(jù)本方法設(shè)計(jì)出的分布式供能系統(tǒng)無論從供能還是從用能角度均能夠達(dá)到經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。
[0008]本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:該天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法的特點(diǎn)在于:步驟如下:獲取區(qū)域、樓宇或產(chǎn)業(yè)園內(nèi)不同類型建筑、不同功能用戶和不同類型企業(yè)的用能單元屬性；計(jì)算出不同用能單元的全年能量損失曲線；根據(jù)不同用戶類型和全年能量損失曲線，結(jié)合用戶要求，利用需求側(cè)響應(yīng)理論計(jì)算出用戶負(fù)荷延時(shí)曲線；將用戶負(fù)荷延時(shí)曲線與全年能量損失曲線相加，得到用戶全年負(fù)荷分布情況，將峰值負(fù)荷做為分布式能源站裝機(jī)的設(shè)計(jì)負(fù)荷。
[0009]作為優(yōu)選，本發(fā)明的方法包括如下步驟:
[0010](I)搜集區(qū)域內(nèi)所有建筑的相關(guān)圖紙或企業(yè)逐時(shí)用能負(fù)荷，對(duì)各建筑用能用戶進(jìn)行分類，根據(jù)不同建筑，對(duì)其使用頻率和使用時(shí)間進(jìn)行劃分，并對(duì)企業(yè)用戶的生產(chǎn)時(shí)段進(jìn)行分類；
[0011](2)對(duì)于建筑負(fù)荷，計(jì)算不同用戶能量損失曲線，根據(jù)輸入的不同功能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)外溫差、不同功能建筑的室內(nèi)空間容量參數(shù)，以及步驟(1)中對(duì)建筑的使用頻率和使用時(shí)間劃分計(jì)算出全年能量損失曲線；
[0012](3)計(jì)算基于需求側(cè)響應(yīng)的用戶負(fù)荷延時(shí)曲線，根據(jù)不同建筑類型的功能用戶及企業(yè)用戶，考慮主動(dòng)調(diào)峰和削峰填谷需求側(cè)響應(yīng)后，計(jì)算滿足用戶負(fù)荷需求情況下的延時(shí)曲線；
[0013](4)將考慮需求側(cè)響應(yīng)后的用戶負(fù)荷延時(shí)曲線與全年能量損失曲線相加，得到用戶全年負(fù)荷分布情況，將峰值負(fù)荷做為分布式能源站裝機(jī)的設(shè)計(jì)負(fù)荷。
[0014]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟⑴中，各建筑用能用戶的類別包括辦公室、休息室、接待室、會(huì)議室、運(yùn)動(dòng)室、商鋪、廁所和走廊。
[0015]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟(1)中，企業(yè)用戶的生產(chǎn)時(shí)段的類別包括日常生產(chǎn)時(shí)段、忙時(shí)生產(chǎn)時(shí)段和閑時(shí)生產(chǎn)時(shí)段。
[0016]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟(2)中，計(jì)算全年能量損失曲線的公式如下:
[0017]ELt = EL1^EL2t-Qi
[0018]式中，ELt為第t時(shí)刻能量損失量，單位為W/m2 ；
[0019]ELlt為第t時(shí)刻單位建筑面積通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)損失的能量，單位為W/m2 ；
[0020]EL2t為第t時(shí)刻單位建筑面積的空氣滲透損失的能量，單位為W/m2 ；
[0021]Qi為單位建筑面積的建筑物內(nèi)部包括炊事、照明、家電和人體散熱量，單位為W/
m2o
[0022]作為優(yōu)選，本發(fā)明所述ELlt的計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于:步驟如下:獲取區(qū)域、樓宇或產(chǎn)業(yè)園內(nèi)不同類型建筑、不同功能用戶和不同類型企業(yè)的用能單元屬性；計(jì)算出不同用能單元的全年能量損失曲線；根據(jù)不同用戶類型和全年能量損失曲線，結(jié)合用戶要求，利用需求側(cè)響應(yīng)理論計(jì)算出用戶負(fù)荷延時(shí)曲線；將用戶負(fù)荷延時(shí)曲線與全年能量損失曲線相加，得到用戶全年負(fù)荷分布情況，將峰值負(fù)荷做為分布式能源站裝機(jī)的設(shè)計(jì)負(fù)荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于:該方法具體包括如下步驟: (1)搜集區(qū)域內(nèi)所有建筑的相關(guān)圖紙或企業(yè)逐時(shí)用能負(fù)荷，對(duì)各建筑用能用戶進(jìn)行分類，根據(jù)不同建筑，對(duì)其使用頻率和使用時(shí)間進(jìn)行劃分，并對(duì)企業(yè)用戶的生產(chǎn)時(shí)段進(jìn)行分類； (2)對(duì)于建筑負(fù)荷，計(jì)算不同用戶能量損失曲線，根據(jù)輸入的不同功能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)外溫差、不同功能建筑的室內(nèi)空間容量參數(shù)，以及步驟(1)中對(duì)建筑的使用頻率和使用時(shí)間劃分計(jì)算出全年能量損失曲線； (3)計(jì)算基于需求側(cè)響應(yīng)的用戶負(fù)荷延時(shí)曲線，根據(jù)不同建筑類型的功能用戶及企業(yè)用戶，考慮主動(dòng)調(diào)峰和削峰填谷需求側(cè)響應(yīng)后，計(jì)算滿足用戶負(fù)荷需求情況下的延時(shí)曲線.(4)將考慮需求側(cè)響應(yīng)后的用戶負(fù)荷延時(shí)曲線與全年能量損失曲線相加，得到用戶全年負(fù)荷分布情況，將峰值負(fù)荷做為分布式能源站裝機(jī)的設(shè)計(jì)負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟(I)中，各建筑用能用戶的類別包括辦公室、休息室、接待室、會(huì)議室、運(yùn)動(dòng)室、商鋪、廁所和走廊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟(I)中，企業(yè)用戶的生產(chǎn)時(shí)段的類別包括日常生產(chǎn)時(shí)段、忙時(shí)生產(chǎn)時(shí)段和閑時(shí)生產(chǎn)時(shí)段。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于:所述步驟(2)中，計(jì)算全年能量損失曲線的公式如下:
ELt = EL1^EL2t-Qi 式中，ELt為第t時(shí)刻能量損失量，單位為W/m2 ； ELlt為第t時(shí)刻單位建筑面積通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)損失的能量，單位為W/m2 ； EL2t為第t時(shí)刻單位建筑面積的空氣滲透損失的能量，單位為W/m2 ； Qi為單位建筑面積的建筑物內(nèi)部包括炊事、照明、家電和人體散熱量，單位為W/m2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于:所述ELlt的計(jì)算公式如下:
式中，τ。為第C時(shí)刻室內(nèi)外平均溫差； A0為建筑面積(m2)，按各層外墻外包線圍成的平面面積的總和計(jì)算； ε i為圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的修正系數(shù)，對(duì)屋頂、外墻、外窗和外門的不同部位、不同形式及不同方位進(jìn)行取值； Kffli為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的平均傳熱系數(shù)，根據(jù)圖紙選取不同結(jié)構(gòu)做法的傳熱系數(shù)； Fi為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積(m2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的天然氣分布式能源設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算方法，其特征在于:所述EL2t的計(jì)算公式如下:
TeCe_ EL?.=- -kΛ 式中，Cp為空氣比熱容，單位為W.h/(kg.k)； P為空氣密度，取室外溫度時(shí)的值； N為換氣次數(shù)； V為換氣體積。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104166799SQ201410398287
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】劉慶超, 范煒, 鐘天宇, 馬軍 申請(qǐng)人:華電電力科學(xué)研究院