天然氣分布式能源站運(yùn)行時(shí)段的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種天然氣分布式能源站運(yùn)行時(shí)段的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高天然氣分布式能源機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性水平，在項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)階段就要對(duì) 機(jī)組的熱力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，優(yōu)選出與冷熱負(fù)荷變化特性匹配的最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案， 而熱經(jīng)濟(jì)性參數(shù)則是進(jìn)行熱經(jīng)濟(jì)性分析的主要依據(jù)。因此，能否準(zhǔn)確地分析計(jì)算熱經(jīng)濟(jì)性 指標(biāo)參數(shù)對(duì)于項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)組選型具有重要影響。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)天然氣分布式能源站熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的計(jì)算尚未形成系統(tǒng)完整的分析計(jì) 算方法，套用的是"熱電聯(lián)產(chǎn)"思路，設(shè)計(jì)的能源站負(fù)荷單純覆蓋用戶(hù)的需求范圍，不能兼顧 機(jī)組運(yùn)行效率、能源利用率，以至于建成機(jī)組投產(chǎn)后的實(shí)際運(yùn)行規(guī)模偏大，長(zhǎng)期在低負(fù)荷運(yùn) 行，造成機(jī)組運(yùn)行效率低下、能源利用率低下的嚴(yán)重后果，難以體現(xiàn)分布式能源系統(tǒng)的優(yōu)越 性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種天然氣分布式能源站運(yùn)行時(shí)段的熱經(jīng)濟(jì) 性指標(biāo)分析方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種天然氣分布式能源站運(yùn)行時(shí)段的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟一，收集相應(yīng)工程所在地具體年份中每年12個(gè)月的典型日氣象資料，并確定 所述典型日的氣象參數(shù)；
[0008] 步驟二，確定天然氣分布式能源站機(jī)組全年每個(gè)月典型日典型時(shí)的冷熱負(fù)荷，并 確定天然氣的物性參數(shù)；
[0009] 步驟三，根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行時(shí)段所對(duì)應(yīng)的氣象參數(shù)計(jì)算機(jī)組在各種氣象條件下的出 力和效率；
[0010] 步驟四，根據(jù)機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行的負(fù)荷率與效率的關(guān)系，計(jì)算出典型日典型時(shí)機(jī)組 變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)段的總出力和總?cè)剂舷牧浚?br>[0011] 步驟五，根據(jù)機(jī)組運(yùn)行模式計(jì)算全年的總?cè)剂舷牧亢涂偘l(fā)電量；
[0012] 步驟六，計(jì)算出天然氣分布式能源站全年熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和熱電分?jǐn)傊笜?biāo)。
[0013] 所述步驟二中冷熱負(fù)荷的計(jì)算過(guò)程為：根據(jù)步驟一中確定的典型日氣象參數(shù)對(duì) 建筑物空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全年能耗分析，計(jì)算逐時(shí)空調(diào)負(fù)荷；根據(jù)采暖設(shè)計(jì)規(guī)范和全年365天 8760小時(shí)的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，對(duì)全年365天共計(jì)365個(gè)設(shè)計(jì)日分別進(jìn)行24小時(shí)負(fù)荷計(jì)算。
[0014] 所述步驟二中天然氣的物性參數(shù)計(jì)算過(guò)程為：計(jì)算理想氣體摩爾發(fā)熱量；根據(jù)理 想氣體摩爾發(fā)熱量和相應(yīng)混合物的摩爾質(zhì)量，計(jì)算出混合物的理想質(zhì)量發(fā)熱量；根據(jù)理想 氣體的摩爾發(fā)熱量和計(jì)量參比條件，計(jì)算理想氣體體積發(fā)熱量。
[0015] 所述步驟三中計(jì)算機(jī)組在各種氣象條件下的出力和效率包括計(jì)算特定時(shí)間段單 臺(tái)燃機(jī)燃料的單位時(shí)間內(nèi)質(zhì)量消耗量或者單位時(shí)間內(nèi)體積消耗量，計(jì)算特定時(shí)間段全廠(chǎng)燃 機(jī)燃料的單位時(shí)間內(nèi)質(zhì)量消耗量或者單位時(shí)間內(nèi)體積消耗量，計(jì)算單位時(shí)間輸入單臺(tái)燃機(jī) 的熱量，計(jì)算單臺(tái)燃機(jī)壓氣機(jī)功耗，計(jì)算單臺(tái)汽機(jī)供熱量。
[0016] 所述步驟四中計(jì)算出典型日典型時(shí)機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)段的總出力和總?cè)剂舷?量包括計(jì)算特定時(shí)段全廠(chǎng)總供熱量，計(jì)算特定時(shí)段全廠(chǎng)發(fā)電量，計(jì)算特定時(shí)段發(fā)電燃料成 本比，計(jì)算特定時(shí)段供熱燃料成本比，計(jì)算特定時(shí)段全廠(chǎng)單位時(shí)間燃料質(zhì)量消耗量，計(jì)算特 定時(shí)段全廠(chǎng)單位時(shí)間燃料體積消耗量，計(jì)算特定時(shí)段全廠(chǎng)單位時(shí)間發(fā)電體積消耗量，計(jì)算 時(shí)段全廠(chǎng)單位時(shí)間供熱體積消耗量，計(jì)算特定時(shí)段全廠(chǎng)總?cè)剂腺|(zhì)量消耗量，計(jì)算特定時(shí)段 全廠(chǎng)總?cè)剂象w積消耗量，計(jì)算特定時(shí)段全廠(chǎng)總發(fā)電燃料體積消耗量，計(jì)算特定時(shí)段全廠(chǎng)總 供熱燃料體積消耗量，計(jì)算特定時(shí)段發(fā)電氣耗率，計(jì)算特定時(shí)段供熱氣耗率。
[0017] 所述步驟五中計(jì)算全年的總?cè)剂舷牧亢涂偘l(fā)電量包括計(jì)算年平均發(fā)電燃料成 本比，計(jì)算年平均供熱燃料成本比，計(jì)算全廠(chǎng)年發(fā)電量，計(jì)算全廠(chǎng)年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)，計(jì)算 年供熱量，計(jì)算發(fā)電廠(chǎng)用電率，計(jì)算年供電量，計(jì)算年耗氣量。
[0018] 所述步驟六中計(jì)算天然氣分布式能源站全年熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和熱電分?jǐn)傊笜?biāo)包括 計(jì)算年發(fā)電耗氣量，計(jì)算年供熱耗氣量，計(jì)算年平均發(fā)電氣耗率，計(jì)算年平均供熱汽耗率， 計(jì)算年平均發(fā)電標(biāo)煤耗，計(jì)算年平均供電標(biāo)煤耗，計(jì)算年平均供熱標(biāo)煤耗，計(jì)算發(fā)電熱效 率，計(jì)算全廠(chǎng)熱效率，計(jì)算全廠(chǎng)熱電比，計(jì)算年設(shè)備利用小時(shí)數(shù)。
[0019] 本發(fā)明的有益效果：
[0020] 本發(fā)明是一套系統(tǒng)化的分布式能源站熱經(jīng)濟(jì)性的分析計(jì)算方法，以"能源利用最 大化"為最終目標(biāo)，相比傳統(tǒng)的分布式能源設(shè)計(jì)思路，主要的優(yōu)點(diǎn)在于使設(shè)計(jì)機(jī)組的熱電冷 負(fù)荷與用戶(hù)需求特性最佳匹配，充分體現(xiàn)"用戶(hù)需求至上"的特點(diǎn)，可達(dá)到較高的能源利用 率。本發(fā)明主要應(yīng)用于分布式能源項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，可在項(xiàng)目前期對(duì)機(jī)組建成后的運(yùn)行情況 作出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，對(duì)分布式能源系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)意義。
[0021] 本發(fā)明結(jié)合天然氣分布式能源項(xiàng)目所在地的溫度、濕度、氣壓等氣象參數(shù)以及冷 熱電負(fù)荷情況，在項(xiàng)目前期設(shè)計(jì)階段對(duì)天然氣分布式能源站在任意時(shí)間段或者全年的熱經(jīng) 濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)不同的機(jī)組匹配方案的熱效率、發(fā)電量、發(fā)電利用小時(shí)數(shù)、耗氣量等 指標(biāo)進(jìn)行全面計(jì)算和評(píng)估，能夠用于優(yōu)選出與冷熱電負(fù)荷變化特性匹配的最佳系統(tǒng)設(shè)計(jì)方 案，為項(xiàng)目投資提供決策依據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0023] 本實(shí)施例的一種天然氣分布式能源站運(yùn)行時(shí)段的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析方法，包括以 下步驟：
[0024] 步驟一，收集相應(yīng)工程所在地具體年份中每年12個(gè)月的典型日氣象資料，并確定 所述典型日的氣溫、濕度、氣壓等氣象參數(shù)。
[0025] 步驟二，確定天然氣分布式能源站機(jī)組全年每個(gè)月典型日典型時(shí)的冷熱負(fù)荷，并 確定天然氣的物性參數(shù)。
[0026] (1)冷熱負(fù)荷的計(jì)算
[0027] 根據(jù)步驟一收集到的氣象資料，采用現(xiàn)有的HDY-SMAD系列空調(diào)負(fù)荷計(jì)算及分析 軟件對(duì)建筑物空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全年能耗分析，計(jì)算逐時(shí)空調(diào)負(fù)荷。根據(jù)最新的采暖設(shè)計(jì)規(guī)范 提供的算法，和全年365天8760小時(shí)的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)對(duì)全年365天共計(jì)365個(gè)設(shè)計(jì)日分別 進(jìn)行24小時(shí)負(fù)荷計(jì)算。
[0028] (2)天然氣物性的計(jì)算
[0029]天然氣物性根據(jù)燃燒參比條件（tpPl)和計(jì)量參比條件（t2,p2)，以及各摩爾組分 進(jìn)行計(jì)算，需要檢查各成分的摩爾分?jǐn)?shù)是否符合要求，如果已知的天然氣組分為體積分?jǐn)?shù)， 需要轉(zhuǎn)換到摩爾分?jǐn)?shù)，其轉(zhuǎn)換公式為：
[0030]
[0031] 式中：Xj--組分j的摩爾分?jǐn)?shù)；
[0032]Ψ?--組分j的體積分?jǐn)?shù)；
[0033]Ζ,α2，ρ2)-一組分j在天然氣計(jì)量參比條件（t2,ρ2)下的壓縮因子。
[0034]Α、根據(jù)如下公式計(jì)算理想氣體摩爾發(fā)熱量（高位或低位），壓力pfρ2 = 101. 325kP。
[0035]
[0036] 其中丑丨為組分j的摩爾發(fā)熱量。
[0037]B、根據(jù)理想氣體摩爾發(fā)熱量和相應(yīng)混合物的摩爾質(zhì)量，可以計(jì)算出混合物的理想 質(zhì)量發(fā)熱量（高位或低位），其計(jì)算公式如下：
[0038]
[0039] 其中％為組分j的摩爾質(zhì)量。
[0040] 根據(jù)上式可以分別計(jì)算出t1= 25°C，20°C，15°C及0°C時(shí)的理想氣體質(zhì)量發(fā)熱量 (該值與燃燒參比壓力Pl無(wú)關(guān)），真實(shí)氣體質(zhì)量發(fā)熱量與相應(yīng)理想氣體質(zhì)量發(fā)熱量在數(shù)值 上也被看作是相等的。
[0041]C、根據(jù)理想氣體的摩爾發(fā)熱量和計(jì)量參比條件（t2，