CN108764732A - 多种能源供能融合方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多种能源供能融合方法及系统，其中，方法包括：计算每种能源的逐时的综合供能成本；对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线；根据每种能源的逐时的综合供能成本和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，其中，技术路线量化筛选图中包括每种能源的逐时的单位供能成本；根据技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。该方法能够结合用能侧负荷分析和具体项目边界量化给出合适的应用规模，具有量化准确，方便灵活的优点，给用户带来较高的经济效益和合理的多能融合配置方案。

Description

多种能源供能融合方法及系统
技术领域
本发明涉及多能融合技术领域，特别涉及一种多种能源供能融合方法及系统。
背景技术
相关技术中，多能融合方案主要设计形式是基于项目经验并结合实际项目不同配置规模方案，依据经济性确定。
但是由于每个地方每个项目用能边界条件、政策条件不一样，造成方案比较选择过程复杂，并且基于以往项目经验往往不能发挥较优的技术优势，不能精准地配置出需要的供能方式规模。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种多种能源供能融合方法，该方法能够方便灵活给用户带来较高的经济效益和合理的多能融合配置方案。
本发明的另一个目的在于提出一种多种能源供能融合系统。
为达到上述目的，本发明一方面的实施例公开了一种多种能源供能融合方法，包括以下步骤：计算每种能源的逐时的综合供能成本；对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线；根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，其中，所述技术路线量化筛选图中包括每种能源的逐时的单位供能成本；根据所述技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。
本发明实施例的多种能源供能融合方法，结合每种能源的逐时的综合供能成本的计算结果和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，并根据其确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。该方法能够结合多能融合具体使用情形来量化方案，具有量化准确，方便灵活的优点，给用户带来较高的经济效益和合理的多能融合配置。
在一些示例中，通过如下公式得到计算每种能源的逐时的综合供能成本，所述公式为：
其中，m为单位供能量供能成本，C为n年的年均成本，Q为年供能量，ci为第i年的技术设备投资和运维费用，r为融资的利息或贷款利息，h为年当量满负荷运行时间，w为额定供能量。
在一些示例中，在根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图之前，还包括：评估适用的供能；根据评估结果从所述多种能源中筛选出适用的能源。
在一些示例中，所述多种能源包括：水源热泵方案、地源热泵方案、冷水机组+燃气锅炉方案、直燃溴冷机方案。
在一些示例中，所述对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线，包括：对供能负荷进行分析，以得到每种能源的全年逐时负荷曲线；将每种能源的全年逐时负荷曲线以从大到小的顺序进行排列，以得到所述全年负荷延时变化曲线。
为达到上述目的，本发明另一方面的实施例公开了一种多种能源供能融合系统。包括：计算模块，用于计算每种能源的逐时的综合供能成本；分析模块，用于对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线；技术路线量化筛选模块，用于根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，其中，所述技术路线量化筛选图中包括每种能源的逐时的单位供能成本；分配模块，用于根据所述技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。
本发明实施例的多种能源供能融合系统，结合每种能源的逐时的综合供能成本的计算结果和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，并根据其确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。该系统能够结合多能融合具体使用情形来量化方案，具有量化准确，方便灵活的优点，给用户带来较高的经济效益和合理的多能融合配置。
在一些示例中，通过如下公式得到计算每种能源的逐时的综合供能成本，所述公式为：
其中，m为单位供能量供能成本，C为n年的年均成本，Q为年供能量，ci为第i年的技术设备投资和运维费用，r为融资的利息或贷款利息，h为年当量满负荷运行时间，w为额定供能量。
在一些示例中，所述的多种能源供能融合系统，还包括：筛选模块，用于在所述技术路线量化筛选模块根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图之前，评估适用的供能，并根据评估结果从所述多种能源中筛选出适用的能源。
在一些示例中，所述多种能源包括：水源热泵方案、地源热泵方案、冷水机组+燃气锅炉方案、直燃溴冷机方案。
在一些示例中，所述分析模块用于对供能负荷进行分析，以得到每种能源的全年逐时负荷曲线，并将每种能源的全年逐时负荷曲线以从大到小的顺序进行排列，以得到所述全年负荷延时变化曲线。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的多种能源供能融合方法流程图；
图2是根据本发明一个实施例的多种能源供能融合项目的全年负荷延时变化曲线图示意图；
图3是根据本发明一个实施例的多种能源供能融合项目的适用供能技术路线量化筛选示意图；
图4是根据本发明一个实施例的CCHP(Combined Cooling Heating and Power热电冷联产系统)最佳供能装机规模示意图；
图5是根据本发明一个实施例的扣除CCHP、水源热泵供能后冷负荷延时变化曲线示意图；和
图6是根据本发明实施例的多种能源供能融合系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1是根据本发明实施例的多种能源供能融合方法流程图，如图1所示，根据本发明一个实施例的多种能源供能融合方法，包括以下步骤：
S1：计算每种能源的逐时的综合供能成本。
一般情况下，在同样的资源环境条件下，初投资高的能源设备，运行费用要低一些；初投资低的能源设备，运行费用要高一些。因为初投资和运行费用变化方向相反，给经济评价造成一定难度。
可以理解的是，为了综合衡量技术的经济性，借鉴项目经济评价的方法，在本发明的一个具体示例中，采用综合考虑投资和若干年运行费用的一种综合经济成本评价方法。
在具体示例中，首先计算每种能源的逐时的综合供能成本，具体公式可以为：
其中，m为单位供能量供能成本，C为n年的年均成本，Q为年供能量，ci为第i年的技术设备投资和运维费用，r为融资的利息或贷款利息，h为年当量满负荷运行时间，w为额定供能量。
可以理解的是，在上述公式中，h为变量，m为因变量，这样，通过不同利用小时的变化可以得到，其与每种能源综合供能成本的关系。并结合实际用能负荷，可得出不同能源技术最经济应用规模，获得最优多能融合系统优化集成方案。
S2：对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线。
在具体示例中，在得到每种能源的逐时的综合供能成本之后，可以得出该实施例项目的全年逐时负荷曲线，将全年逐时负荷曲线按从大至小顺序排列得到全年负荷延时变化曲线，如图1所示。其中，全年逐时负荷曲线可以根据项目施工图采用建筑负荷模拟软件得出。
可以理解的是，根据全年负荷延时变化曲线并结合具体情况分析，可以得到多能融合方案需要的实际负荷，对方案具有指导意义。
S3：根据每种能源的逐时的综合供能成本和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，其中，技术路线量化筛选图中包括每种能源的逐时的单位供能成本。
需要说明的是，在得到每种能源的技术路线量化筛选图之前，需要评估适用的供能，根据评估结果从多种能源中筛选出适用的能源技术路线量化筛选图。
具体地，该评估根据每种能源的逐时的综合供能成本和全年负荷延时变化曲线，并结合研究项目当地及周边可利用资源(含电力、天然气、太阳能、浅层地热能、地表水源能等)的实际获取情况获得的。例如：该项目周边水能资源丰富，则可以考虑增加水利发电机组的装机容量。
在一个具体示例中，该实施例的技术路线量化筛选图如图2所示。从图2中可以看出，结合项目实际边界条件，本实施例的CCHP具有以下特点：
(1)冷水机组+燃气锅炉方案、地源热泵方案、水源热泵方案、直燃溴冷机方案，其综合经济性按优劣依次为：水源热泵方案、地源热泵方案、冷水机组+燃气锅炉方案、直燃溴冷机方案。
(2)当本实施例的CCHP年运行时间超过1860h时，其综合经济性要优于直燃机方案；
(3)当本实施例的CCHP年运行时间超过2110h时，其综合经济性要优于冷水机组+燃气锅炉方案；
(4)当本实施例的CCHP年运行时间超过2200h时，其综合经济性要优于地源热泵方案；
(5)当本实施例的CCHP年运行时间超过2700h时，其综合经济性要优于其它本项目适用供能技术方案。
也就是说，年运行时间超过2700h时，本实施例的CCHP其经济型是最大的。
S4：根据技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。
在具体示例中，根据技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，并进行方案优化集成。
可以理解的是：多能融合方案一般原则为：初投资高运行费用低的供能系统宜承担“基础负荷”，初投资略高运行费用略低的供能系统宜承担“腰负荷”，初投资低运行费用高的供能系统宜承担“峰负荷”。也就是说，运行成本低段的供能系统提供负荷最大的基础负荷，高峰负荷因为时间不长，可以由初投资低运行费用高的供能系统提供电能。
根据上述一般原则，确定CCHP装机规模，结合图1和图2，该实施例的CCHP年运行时间超过2700h时，其综合经济性要优于其它本项目适用供能技术方案，并可以确定CCHP最佳供能装机规模为1800kW。考虑不同发电机组的特点，综合考虑选用1600kW的内燃机，余热利用设备选用1800kW的烟气热水型吸收式冷热水机组。
接着，确定该实施例的水源热泵装机规模：通过上述技术量化筛选分析可知，水源热泵其综合经济性总是要优于地源热泵、冷水机组+燃气锅炉、直燃机方案，同时使用水源热泵可增加可再生能源应用比例。因此，在实施例的方案中，除CCHP设备外，应尽量增大水源热泵装机规模，采用水源热泵作为主要制冷、制热的设备。结合项目水源热泵应用规模限值条件，可以确定该实施例的水源热泵装机规模为9500kW。
结合图4可以确定该实施例的调峰设备装机规模，能够得到需调峰设备装机规模为4400kW，且该峰段时间段不足100h，结合量化筛选结果，选用调峰设备为电制冷机组，装机规模为4400kW。
在完成多种能源供能融合方法实施例的设计后，需要对此实施例进行方案验证：
为验证上述本发明多种能源供能融合方法实施例的优化集成多能融合方案综合经济性，分别从投资、运行能源成本等角度分别与常规方案、常规多能融合方案进行比较。
该实施例的常规方案：夏季制冷由离心机满足，冬季供暖由燃气锅炉满足是相对较为普遍一种建筑空调能源系统构建形式，属于比较常规方案。
该实施例的常规多能融合方案：参照《燃气冷热电三联供工程技术规程》CJJ 145-2010设计要求，民用建筑发电机容量可取不大于最大设计电力负荷的30％。该实施例的常规多能融合方案发电规模按建筑电力负荷的30％进行设计，初步估算项目建筑电力负荷为12223kW,发电机装机规模为3600kW，常规多能融合方案配置为，内燃机(3200kW)+烟气热水型吸收式冷热水机组(4000kW)+水源热泵(9500kW)+电制冷机组(2200kW)。
表1为三套方案投资对比表，三套方案投资存在较大差异，相对而言采用离心机+燃气锅炉的常规方案投资最小，其次为本发明实施例的优化集成多能融合方案，常规多能融合方案投资最大。表2为三套方案能源消耗量和能源成本对比表，如表2所示：
表1
表2
在具体示例中，通过以上对比可以发现，常规多能融合方案相对常规方案增量投资为2357.2万元，本实施例的优化集成多能融合方案相对常规方案增量投资为757.7万元，简单增量投资回收期分别为10.5年和4.0年，可以看出，相对常规方案而言，常规多能融合方案其综合经济性优势不明显，而本发明实施例的优化集成多能融合方案其综合经济性优势明显。
此外，本发明实施例的多种能源供能融合方法还能够采用技术量化筛选方法制定多能融合系统方案，达到满足可再生能源、清洁能源等多种能源高效综合利用的效果，以此获得更好的经济效益。
本发明实施例的多种能源供能融合方法，结合每种能源的逐时的综合供能成本的计算结果和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，并根据其确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。该方法能够结合用能侧负荷分析和具体项目边界量化给出合适的应用规模，具有量化准确，方便灵活的优点，给用户带来较高的经济效益和合理的多能融合配置。
图6是根据本发明实施例的多种能源供能融合系统结构示意图，如图2所示，多种能源供能融合系统10包括：计算模块101、分析模块102、技术路线量化筛选模块103和分配模块。接下来对其进行详细说明：
其中，计算模块101，用于计算每种能源的逐时的综合供能成本。
在具体示例中，通过如下公式得到计算每种能源的逐时的综合供能成本，公式为：
其中，m为单位供能量供能成本，C为n年的年均成本，Q为年供能量，ci为第i年的技术设备投资和运维费用，r为融资的利息或贷款利息，h为年当量满负荷运行时间，w为额定供能量。
分析模块102，用于对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线.
在具体示例中，多种能源供能融合系统10还包括：筛选模块，用于在技术路线量化筛选模块根据每种能源的逐时的综合供能成本和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图之前，评估适用的供能，并根据评估结果从多种能源中筛选出适用的能源。
技术路线量化筛选模块103，用于根据每种能源的逐时的综合供能成本和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，其中，技术路线量化筛选图中包括每种能源的逐时的单位供能成本。
在具体示例中，多种能源包括：水源热泵方案、地源热泵方案、冷水机组+燃气锅炉方案、直燃溴冷机方案。
分配模块104，用于根据技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。
在具体示例中，分析模块104还用于对供能负荷进行分析，以得到每种能源的全年逐时负荷曲线，并将每种能源的全年逐时负荷曲线以从大到小的顺序进行排列，以得到全年负荷延时变化曲线。
需要说明的是，前述对多种能源供能融合方法实施例的解释说明也适用于该多种能源供能融合系统的实施例，此处不再赘述。
本发明实施例的多种能源供能融合系统，结合每种能源的逐时的综合供能成本的计算结果和全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，并根据其确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。该系统能够结合用能侧负荷分析和具体项目边界量化给出合适的应用规模，具有量化准确，方便灵活的优点，给用户带来较高的经济效益和合理的多能融合配置。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种多种能源供能融合方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算每种能源的逐时的综合供能成本；
对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线；
根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，其中，所述技术路线量化筛选图中包括每种能源的逐时的单位供能成本；
根据所述技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。
2.根据权利要求1所述的多种能源供能融合方法，其特征在于，通过如下公式得到计算每种能源的逐时的综合供能成本，所述公式为：
其中，m为单位供能量供能成本，C为n年的年均成本，Q为年供能量，ci为第i年的技术设备投资和运维费用，r为融资的利息或贷款利息，h为年当量满负荷运行时间，w为额定供能量。
3.根据权利要求1所述的多种能源供能融合方法，其特征在于，在根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图之前，还包括：
评估适用的供能；
根据评估结果从所述多种能源中筛选出适用的能源。
4.根据权利要求1所述的多种能源供能融合方法，其特征在于，所述多种能源包括：水源热泵方案、地源热泵方案、冷水机组+燃气锅炉方案、直燃溴冷机方案等。
5.根据权利要求1所述的多种能源供能融合方法，其特征在于，所述对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线，包括：
对供能负荷进行分析，以得到每种能源的全年逐时负荷曲线；
将每种能源的全年逐时负荷曲线以从大到小的顺序进行排列，以得到所述全年负荷延时变化曲线。
6.一种多种能源供能融合系统，其特征在于，包括：
计算模块，用于计算每种能源的逐时的综合供能成本；
分析模块，用于对供能负荷进行分析，以得到全年负荷延时变化曲线；
技术路线量化筛选模块，用于根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图，其中，所述技术路线量化筛选图中包括每种能源的逐时的单位供能成本；
分配模块，用于根据所述技术路线量化筛选图确定每种能源的供能量，以形成多种能源供能融合方案。
7.根据权利要求6所述的多种能源供能融合系统，其特征在于，通过如下公式得到计算每种能源的逐时的综合供能成本，所述公式为：
其中，m为单位供能量供能成本，C为n年的年均成本，Q为年供能量，ci为第i年的技术设备投资和运维费用，r为融资的利息或贷款利息，h为年当量满负荷运行时间，w为额定供能量。
8.根据权利要求6所述的多种能源供能融合系统，其特征在于，还包括：筛选模块，用于在所述技术路线量化筛选模块根据所述每种能源的逐时的综合供能成本和所述全年负荷延时变化曲线，得到每种能源的技术路线量化筛选图之前，评估适用的供能，并根据评估结果从所述多种能源中筛选出适用的能源。
9.根据权利要求6所述的多种能源供能融合系统，其特征在于，所述多种能源包括：水源热泵方案、地源热泵方案、冷水机组+燃气锅炉方案、直燃溴冷机方案。
10.根据权利要求6所述的多种能源供能融合方法，其特征在于，所述分析模块用于对供能负荷进行分析，以得到每种能源的全年逐时负荷曲线，并将每种能源的全年逐时负荷曲线以从大到小的顺序进行排列，以得到所述全年负荷延时变化曲线。
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