CN109657974B - 一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法 - Google Patents

一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，获取能源站供能区域内的不同业态的类型以及每个类型的建筑面积，结合指标法计算出能源站总冷热负荷，选定能源站装机方案；根据当地气象条件确定能源站的供冷季和采暖季起止日期；确定设备在制冷制热时的启动顺序优先级；计算出各业态的全年逐时冷热负荷曲线；将不同逐时曲线叠加，结合供冷季起始日期以及采暖季起始日期，从而得到能源站供能区域内的冷热延时曲线；结合能源站冷热延时曲线、能源站装机情况以及设备启动顺序优先级，计算出能源站全年主要技术指标。本发明可以详细计算出每种制冷制热设备的全年运行情况，反应出各设备在供冷供热中所占的比例信息，计算结果精确。

Description

一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法
技术领域
本发明涉及一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，属于分布式能源利用技术领域。
背景技术
分布式能源多联供项目是国家鼓励产业，加快分布式能源多联供项目开发，能优化调整电源结构，促进节能减排，推动地方经济发展。
分布式能源系统是以“效益规模”为法则的第二代能源系统，以天然气为燃料的分布式能源系统，实行热电冷联产，可以大幅度提高能源转换效率和减少能源输送损失。随着我国经济社会快速发展，城镇化的迅速推进和作为城镇主体形态的城市群空间格局的形成，以及人民生活水平的提高，建设资源节约型和环境友好型社会的思想深入人心和全面落实，分布式能源系统将会迅速发展。
分布式能源项目需要根据用户侧实际的冷热电负荷需求进行具体的负荷分析计算。分布式能源项目设备种类多，每种设备效率均不相同，存在计算复杂的的特点和难点。
传统的分布式能源主要技术指标计算方法采用的是，通过指标法计算出总冷热负荷(kW)后，根据经验选取负荷使用系数，将冷热负荷乘以供冷供热时间再乘以负荷使用系数得到全年总供冷供热量(kWh)，再根据经验值选取能源站平均制冷制热能效比(COP)，从而计算出能源站全年主要技术指标。但是这种方法存在较大的问题，主要包括：
(1)计算结果依赖经验取值，而且手册上的经验取值一般是一个取值范围，因此容易造成较大误差；
(2)传统方法采用平均指标计算总供冷供热量(kWh)，再采用平均能效比(COP)计算出能源站主要技术指标，因此无法体现出能源站内各设备的具体运行情况和各设备在供冷供热中所占的比例信息，无法为能源站的后期运行提供数据参考。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可以详细计算出分布式能源项目中每种制冷制热设备的全年运行情况，充分体验出不同设备的不同特点，反应出各设备在供冷供热中所占的比例信息的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于，步骤为：获取能源站供能区域内的不同业态的类型以及每个类型的建筑面积；根据建筑面积结合指标法计算出能源站总冷热负荷，根据计算出的总冷热负荷选定能源站装机方案；根据每种设备的技术特点确定设备在制冷制热时的启动顺序优先级；根据当地气象条件确定能源站的供冷季起止日期以及采暖季起止日期；采用专业的负荷设计软件(Dest、鸿业等)计算出各业态的全年逐时冷热负荷曲线；将计算出的不同逐时曲线叠加，结合供冷季起始日期以及采暖季起始日期，从而得到能源站供能区域内的冷热延时曲线；结合能源站冷热延时曲线、能源站装机情况以及设备启动顺序优先级，计算出能源站全年主要技术指标。
优选地，本发明方法包括如下具体步骤：
步骤1：搜集分布式能源站供能区域内所有建筑的建筑面积(m2)以及业态类型，将各建筑按照业态类型分类汇总出各业态的建筑面积(m2)；
步骤2：根据步骤1汇总出的各业态建筑面积，结合指标法计算出能源站总的冷负荷(kW)和总的热负荷(kW)，这里得到的冷热负荷(kW)作为计算初值；
步骤3：结合步骤2中得到的能源站总的冷负荷(kW)和总的热负荷(kW)，再根据能源站当地的具体情况确定供冷供热设备选型以及每种类型的设备参数；
步骤4：根据步骤3中得到的每种制冷制热设备的技术参数特点，确定能源站中设备在制冷或者制热时的启动顺序优先级；
步骤5：搜集当地的全年主要气象数据，确定分布式能源站每年的供冷期起止日期以及采暖期起止日期；
步骤6：采用专业的负荷设计软件(Dest、鸿业等)，对步骤2中得到的各种业态类型进行建模仿真，得到各业态的全年逐时单位面积冷指标(W/m2)和热指标(W/m2)折线图；
步骤7：根据步骤6中得到的全年逐时单位面积冷指标(W/m2)和热指标(W/m2)折线图，结合步骤1中得到的各业态建筑面积(m2)，以及步骤5中得到的分布式能源站每年的供冷期起止日期以及采暖期起止日期，将各业态曲线叠加，得到整个能源站供能区域内的逐时冷热负荷(kW)曲线，再将逐时负荷从高到底排列得到能源站整个供能区域内的冷热负荷延时曲线(kW)，延时曲线中的冷热负荷最大值与步骤2采用指标法计算出的冷热负荷初值进行比较，如偏差在设定范围内，则认为步骤2采用指标法计算出的冷热负荷初值计算正确；
步骤8：根据步骤3中得到了每种制冷制热设备的装机参数，步骤4中确定的设备运行顺序优先级，将步骤7中得到的全年冷热负荷延时曲线进行分段，从而大幅度降低计算量，提高计算速度。
步骤9：根据步骤8中的延时曲线分段，再根据步骤4中确定的设备运行顺序优先级，计算出能源站全年主要技术指标。
优选地，所述的步骤1中，业态类型包括办公、商业、医院、学校、酒店、火车站、机场航站楼、展馆、体育馆、居民住宅、数据中心、电脑机房。
优选地，所述的步骤2中，指标法指的是《供热空调设计手册》等书籍中对各个业态类型的冷指标(W/m2)和热指标(W/m2)的经验取值，再结合《供热空调设计手册》等书籍中对于各业态见负荷同时使用系数的经验取值，得到能源站总冷负荷(kW)和热负荷(kW)。
优选地，所述的步骤3中，供冷供热设备的选项需要根据项目当地的实际情况决定，供冷供热的设备类型包括内燃发电机、烟气热水型溴化锂机组、直燃型溴化锂机组、离心式冷水机组、水冷螺杆机组、风冷螺杆式热泵、空气源热泵、水源热泵、地源热泵、离心式热泵、天然气锅炉、水蓄冷、水蓄热、冰蓄冷。
优选地，所述的步骤4中，能源站选用的不同种类的制冷制热设备在制冷或者制热时的能效比(COP)是不同的，能效比(COP)高的设备优先运行。
优选地，所述的步骤7中，因为负荷设计软件(Dest、鸿业等)模拟出的逐时冷热指标可能会因为部分极端天气影响产生个别极大值，因此分布式能源项目的冷热空调装机规模可以不满足软件模拟出的个别极大值；
优选地，所述的步骤8中，以供冷为例，延时曲线分段具体方法如下：能源站有A、B、C、D四种供冷设备，制冷功率(kW)分别为A1、B1、C1、D1，将冷负荷延时曲线分为4段，第一段，冷负荷(kW)大于0且小于等于A1区间内的平均冷负荷(kW)P1以及小时数t1；第二段，冷负荷(kW)大于A1且小于等于A1+B1区间内的平均冷负荷(kW)P2以及小时数t2；第三段，冷负荷(kW)大于A1+B1且小于等于A1+B1+C1区间内的平均冷负荷(kW)P3以及小时数t3；第四段，冷负荷(kW)大于A1+B1+C1区间内的平均冷负荷(kW)P4以及小时数t4。
作为优选，所述的步骤9中，能源站全年主要技术指标包括内燃机全年总发电量(kWh)、能源站全年总购电量(kWh)、能源站全年总供电量(kWh)、能源站全年天然气消耗量(Nm3)、能源站全年补水量(t)、能源总制冷量(kWh)、能源总制热量(kWh)、步骤3中确定的各制冷制热设备全年制冷量(kWh)或者制热量(kWh)已经折算满发利用小时数(h)。
本发明提供的方法克服了现有技术的不足，将本发明方法运用到分布式能源项目的前期方案制定中，可以有效解决分布式能源项目设备种类多，每种设备效率均不相同，计算复杂的问题。本发明方法可以详细计算出每种制冷制热设备的全年运行情况，充分体验出不同设备的不同特点，反应出各设备在供冷供热中所占的比例信息，计算结果精确，为分布式能源项目的方案和运行策略制定提供准确的数据依据。
附图说明
图1为本发明分布式能源项目全年主要技术指标计算方法流程图；
图2为本发明实施例中办公业态全年单位面积逐时冷热指标折线图；
图3为发明实施例中酒店业态全年单位面积逐时冷热指标折线图；
图4为本发明实施例中商业业态全年单位面积逐时冷热指标折线图；
图5为本发明实施例中医院业态全年单位面积逐时冷热指标折线图；
图6为本发明实施例中能源站全年逐时冷热负荷折线图；
图7为本发明实施例中能源站全年冷负荷延时曲线图；
图8为本发明实施例中能源站全年热负荷延时曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
结合图1，本实施例提供了一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，包括如下步骤：
(1)对能源站供能区域内的用户业态类型进行整理，如下所示：
序号 业态类型 <![CDATA[建筑面积(m<sup>2</sup>)]]>
1 办公 220000
2 商业 50000
3 酒店 20000
4 医院 75000
(2)根据《供热空调设计手册》等书籍，采用指标法计算出能源站的冷负荷(kW)以及热负荷(kW)，如下表所示：
Figure BDA0001910942860000051
(3)根据步骤(2)中得到的能源站的冷负荷(kW)以及热负荷(kW)，确定能源站装机方案，同时通过厂家提供的设备样本得到各设备的制冷制热能效比(COP)，如下所示：
设备类型 数量 单机参数 能效比(COP)
离心式冷水机组 4 5977kW(冷) 3.88(冷)
水源热泵机组 5 1408kW(冷)/1461kW(热) 4.65(冷)/3.71(热)
风冷螺杆式热泵 4 1407kW(冷)/1338kW(热) 2.28(冷)/2.1(热)
(4)根据步骤(3)中确定的能源站各设备制冷制热能效比(COP)，确定能源站在制冷时的设备启动顺序为：水源热泵机组最先使用，其次是离心式冷水机组、最后是风冷螺杆式热泵；制热时的设备启动顺序为：水源热泵机组最先使用，其次是风冷螺杆式热泵。
(5)本项目的制冷季为每年的4月16日到10月15日，采暖季为每年的11月16日到次年的3月15日。
(6)使用清华大学开发的专业建筑冷热负荷建模与仿真软件Dest得到本项目各业态的全年逐时单位面积冷指标(W/m2)与热指标(W/m2)曲线图，之后将各业态冷热指标，软件模拟出的结果中，热负荷显示为正值，冷负荷显示为负值。如图2至图5所示。
(7)根据步骤(6)中得到的全年逐时单位面积冷指标(W/m2)和热指标(W/m2)折线图，结合步骤(1)中得到的各业态建筑面积(m2)，以及步骤(5)中得到的分布式能源站每年的供冷期起止日期以及采暖期起止日期，将各业态曲线叠加，得到整个能源站供能区域内的逐时冷热负荷(kW)曲线，再将逐时负荷从高到底排列得到能源站整个供能区域内的冷热负荷延时曲线(kW)，在生成负荷(kW)曲线时，将冷负荷也显示为正值，如图6到图8所示。
(8)根据步骤(3)中得到的每种制冷制热设备的装机参数，步骤(4)中确定的设备运行顺序优先级，将步骤(7)中得到的全年冷热负荷延时曲线进行分段，结果如下所示：
Figure BDA0001910942860000061
表中“——”代表无上限。
(9)根据步骤(8)中的延时曲线分段，再根据步骤(4)中确定的设备运行顺序优先级，计算出能源站全年主要技术指标，如下所示：
项目名称 单位 指标
能源站全年供冷量 万kWh 3846.66
能源站全年供热量 万kWh 1079.28
能源站全年补水量 万t 6.88
能源站全年耗电量 万kWh 1212.7
各设备全年制冷制热量以及折算满发利用小时数如下所示：
设备名称 制冷量(万kWh) 制冷利用小时数(h)
离心式冷水机组 1900.38 794.88
水源热泵机组 1930.48 2741.39
风冷螺杆式热泵 15.8 28.08
设备名称 制热量(万kWh) 制热利用小时数(h)
水源热泵机组 1024.06 1401.69
风冷螺杆式热泵 55.22 103.22
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于，步骤为：获取能源站供能区域内的不同业态的类型以及每个类型的建筑面积；根据建筑面积结合指标法计算出能源站总冷热负荷，根据计算出的总冷热负荷选定能源站装机方案；根据每种设备的技术特点确定设备在制冷制热时的启动顺序优先级；根据当地气象条件确定能源站的供冷季起止日期以及采暖季起止日期；计算出各业态的全年逐时冷热负荷曲线；将计算出的不同逐时曲线叠加，结合供冷季起始日期以及采暖季起始日期，得到能源站供能区域内的冷热延时曲线；结合能源站冷热延时曲线、能源站装机情况以及设备启动顺序优先级，计算出能源站全年主要技术指标，具体包括如下步骤：
步骤1：搜集分布式能源站供能区域内所有建筑的建筑面积以及业态类型，将各建筑按照业态类型分类汇总出各业态的建筑面积；
步骤2：根据步骤1汇总出的各业态建筑面积，结合指标法计算出能源站总的冷负荷和总的热负荷，这里得到的冷热负荷作为计算初值；
步骤3：结合步骤2中得到的能源站总的冷负荷和总的热负荷，再根据能源站当地的具体情况确定供冷供热设备选型以及每种类型的设备参数；
步骤4：根据步骤3中得到的每种制冷制热设备的技术参数特点，确定能源站中设备在制冷或者制热时的启动顺序优先级；
步骤5：搜集当地的全年主要气象数据，确定分布式能源站每年的供冷期起止日期以及采暖期起止日期；
步骤6：采用负荷设计软件对步骤2中得到的各种业态类型进行建模仿真，得到各业态的全年逐时单位面积冷指标和热指标折线图；
步骤7：根据步骤6中得到的全年逐时单位面积冷指标和热指标折线图，结合步骤1中得到的各业态建筑面积，以及步骤5中得到的分布式能源站每年的供冷期起止日期以及采暖期起止日期，将各业态曲线叠加，得到整个能源站供能区域内的逐时冷热负荷曲线，再将逐时负荷从高到底排列得到能源站整个供能区域内的冷热负荷延时曲线，冷热负荷延时曲线中的冷热负荷最大值与步骤2采用指标法计算出的冷热负荷初值进行比较，如偏差在设定范围内，则认为步骤2采用指标法计算出的冷热负荷初值计算正确；
步骤8：根据步骤3中得到了每种制冷制热设备的装机参数，和步骤4中确定的设备运行顺序优先级，将步骤7中得到的全年冷热负荷延时曲线进行分段，从而大幅度降低计算量，提高计算速度；
步骤9：根据步骤8中的延时曲线分段，再根据步骤4中确定的设备运行顺序优先级，计算出能源站全年主要技术指标。
2.如权利要求1所述的一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于：所述步骤1中，业态类型包括办公、商业、医院、学校、酒店、火车站、机场航站楼、展馆、体育馆、居民住宅、数据中心、电脑机房。
3.如权利要求1所述的一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于：所述步骤2中，指标法指的是：根据《供热空调设计手册》中对各业态类型的冷指标和热指标的经验取值，再结合《供热空调设计手册》中对于各业态类型间负荷同时使用系数的经验取值，得到能源站总的冷负荷和总的热负荷。
4.如权利要求1所述的一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于：所述步骤3中，供冷供热设备的选项根据项目当地的实际情况决定，供冷供热的设备类型包括内燃发电机、烟气热水型溴化锂机组、直燃型溴化锂机组、离心式冷水机组、水冷螺杆机组、风冷螺杆式热泵、空气源热泵、水源热泵、地源热泵、离心式热泵、天然气锅炉、水蓄冷、水蓄热、冰蓄冷。
5.如权利要求1所述的一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于：所述步骤4中，能源站选用的不同种类的制冷制热设备在制冷或者制热时的能效比是不同的，能效比高的设备优先运行。
6.如权利要求1所述的一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于：所述步骤7中，因为负荷设计软件模拟出的逐时冷热指标可能会因为部分极端天气影响产生个别极大值，因此分布式能源项目的冷热空调装机规模可以不满足软件模拟出的个别极大值。
7.如权利要求1所述的一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于：所述步骤8中，以供冷为例，延时曲线分段具体方法如下：能源站有A、B、C、D四种供冷设备，制冷功率分别为A1、B1、C1、D1，将冷负荷延时曲线分为4段：第一段，冷负荷大于0且小于等于A1区间内的平均冷负荷P1以及小时数t1；第二段，冷负荷大于A1且小于等于A1+B1区间内的平均冷负荷P2以及小时数t2；第三段，冷负荷大于A1+B1且小于等于A1+B1+C1区间内的平均冷负荷P3以及小时数t3；第四段，冷负荷大于A1+B1+C1区间内的平均冷负荷P4以及小时数t4。
8.如权利要求1所述的一种分布式能源项目全年主要技术指标计算方法，其特征在于：所述步骤9中，能源站全年主要技术指标包括内燃机全年总发电量、能源站全年总购电量、能源站全年总供电量、能源站全年天然气消耗量、能源站全年补水量、能源总制冷量、能源总制热量、步骤3中确定的各制冷制热设备全年制冷量kWh或者制热量已经折算满发利用小时数。
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