隨著能源價(jià)格的上漲、國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，如何節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成為了供熱企業(yè)面臨的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。而針對(duì)多熱源管網(wǎng)，如何合理分配不同產(chǎn)熱成本熱源的供熱量，直接影響著供暖企業(yè)的運(yùn)行成本。
以大慶某地區(qū)一供熱企業(yè)為例，其管網(wǎng)為供熱面積1294萬(wàn)m2的多熱源環(huán)狀管網(wǎng)，管網(wǎng)總負(fù)荷為752MW。共計(jì)四個(gè)熱源，其中主熱源A為熱電廠、熱源B、C為燃煤鍋爐房、熱源D為燃?xì)忮仩t房，供熱企業(yè)從電廠購(gòu)熱價(jià)為35元/GJ，燃煤鍋爐房產(chǎn)熱成本50元/GJ，燃?xì)忮仩t房產(chǎn)熱成本60元/GJ。那么，多熱源聯(lián)合供熱時(shí)，各不同成本的熱源間供熱量如何分配，才能獲得最高的經(jīng)濟(jì)效益是這個(gè)供熱企業(yè)目前面臨的最迫切的問(wèn)題。如果在供暖期不斷調(diào)整各熱源供熱量，不但威脅到整個(gè)管網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和安全性，還費(fèi)時(shí)、費(fèi)能。此時(shí)通過(guò)對(duì)整個(gè)一級(jí)網(wǎng)建模，進(jìn)行水力計(jì)算，就可以在非供暖期制定各熱源在不同室外溫度條件下的供熱方案。
通過(guò)對(duì)不同工況的試算，根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果得到如下結(jié)論：若采用分階段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)第三階段為例（室外溫度-19℃~-26℃），此時(shí)管網(wǎng)流量比為100%，管網(wǎng)負(fù)荷比在85%~100%區(qū)間，考慮到熱源投入順序?yàn)椋篈熱電廠-B燃煤鍋爐房-C燃煤鍋爐房-D燃?xì)忮仩t房，管網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，管網(wǎng)總流量不變，若保證某一熱源供熱量不變時(shí)，勢(shì)必加大該熱源的循環(huán)流量；當(dāng)一級(jí)網(wǎng)負(fù)荷比為85%時(shí)，以A熱電廠為例，此時(shí)若想充分利用熱電廠熱量，需保證其供熱量不變，但質(zhì)調(diào)節(jié)本質(zhì)是隨著室外溫度的升高，管網(wǎng)供、回水溫差減小，這就會(huì)造成電廠在供熱量不變的條件下，流量較規(guī)定流量增加18%，偏離電廠水泵的選型參數(shù)，因此，在此階段管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)策略不宜選擇分階段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)。
經(jīng)過(guò)對(duì)多次水力計(jì)算結(jié)果的分析討論，采用運(yùn)行調(diào)節(jié)策略為：
（1）負(fù)荷比＞0.7時(shí)，采用固定溫差45℃的質(zhì)量-流量綜合調(diào)節(jié)；
（2）負(fù)荷比≤0.7時(shí)，采用固定流量比為0.7的質(zhì)調(diào)節(jié)。
熱網(wǎng)調(diào)節(jié)曲線如下：
大慶地區(qū)某公司2018-2019采暖季熱網(wǎng)調(diào)節(jié)曲線圖
在確定好整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)策略后，需針對(duì)熱網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行工況，合理分配各熱源供熱量。以100%流量，100%負(fù)荷為例，A熱電廠、B燃煤鍋爐房、C燃煤鍋爐房均滿負(fù)荷運(yùn)行，剩余負(fù)荷由D燃?xì)忮仩t房承擔(dān)時(shí)，水力計(jì)算結(jié)果顯示各熱源壓力參數(shù)均不在允許范圍內(nèi)。針對(duì)目前情況，結(jié)合管網(wǎng)現(xiàn)狀以及各熱源現(xiàn)有設(shè)備參數(shù)，提供兩種運(yùn)行方案：
運(yùn)行方案一：A熱電廠滿負(fù)荷運(yùn)行，合理調(diào)配其他各熱源供熱量，無(wú)需增設(shè)中繼泵站及分布式水泵。
運(yùn)行方案二：A熱電廠滿負(fù)荷運(yùn)行，最大限度增加燃煤鍋爐房供熱量，不足負(fù)荷考慮由燃?xì)忮仩t房承擔(dān)，但需在管網(wǎng)合適位置處增設(shè)中繼泵站，并合理增設(shè)分布式水泵。
根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)采用運(yùn)行方案一時(shí)，多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，能夠充分利用電廠廉價(jià)熱量，并節(jié)省管網(wǎng)建設(shè)投資、降低管網(wǎng)運(yùn)行電耗，運(yùn)行調(diào)節(jié)方式相對(duì)簡(jiǎn)單，但由于此方案燃?xì)忮仩t房供熱量偏大，而燃?xì)忮仩t房產(chǎn)熱成本又高，直接造成管網(wǎng)用熱成本增加。而運(yùn)行方案二雖然充分利用了低成本熱源，降低了管網(wǎng)用熱成本，但由于增設(shè)中繼泵站，管網(wǎng)建設(shè)投資及運(yùn)行電耗都相應(yīng)提高，且運(yùn)行調(diào)節(jié)較為復(fù)雜。
根據(jù)本案例的熱負(fù)荷延續(xù)圖，按運(yùn)行方案一可確定各熱源的供熱負(fù)荷分配圖。
由上圖可以看出，藍(lán)色區(qū)域?yàn)镈燃?xì)忮仩t房整個(gè)采暖期總供熱量，經(jīng)計(jì)算其值為312463GJ，若按D燃?xì)忮仩t房每產(chǎn)生1GJ熱量需消耗31.5Nm3天然氣計(jì)算，整個(gè)采暖季D燃?xì)忮仩t房總耗氣量為984.26萬(wàn)m3，相較于2017-2018采暖期總耗氣量4600萬(wàn)m3節(jié)約3615.74萬(wàn)m3。
在此項(xiàng)目中，先通過(guò)水力計(jì)算確定整個(gè)管網(wǎng)較為經(jīng)濟(jì)的供熱調(diào)節(jié)策略，又分別試算在不同工況下，各熱源供熱量分配原則不同時(shí)，管網(wǎng)各處水力工況，通過(guò)上述水力計(jì)算確定了于2018-2019采暖期供熱企業(yè)的供熱方案，幫助供熱企業(yè)經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的運(yùn)行。
水力計(jì)算不但可以針對(duì)多熱源管網(wǎng)，模擬保證最不利用戶資用壓頭的前提下，得到不同工況熱源啟動(dòng)順序、各熱源流量分配以及各熱源循環(huán)水泵所提供的壓差。同時(shí)結(jié)合管網(wǎng)布置情況（熱量輸送成本）、熱源產(chǎn)熱成本以及管道、設(shè)備實(shí)際情況，確定經(jīng)濟(jì)合理的管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)節(jié)策略。還可以模擬不同工況（包括事故工況），熱網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，即管網(wǎng)各管段流量、壓力、溫度的分布情況。同時(shí)針對(duì)單熱源或多熱源管網(wǎng)，在保證最不利用戶資用壓頭的前提下，確定不同工況熱源需提供的壓差，并對(duì)熱源循環(huán)泵進(jìn)行測(cè)評(píng)。
