分布式蓄热在集中供热系统中的应用研究

由于自控系统的不完善以及机组增减负荷的复杂性等技术限制,供需不匹配成了供热系统能耗大的一个主要原因。热水蓄热技术的应用则很好地缓解了上述问题,目前较常见的应用形式为集中蓄热。但随着供热管网规模的逐渐扩大,集中蓄热形式的不足逐渐凸显,如其调节延滞效应逐渐增大,无法顾及到不同负荷类型蓄热潜力的差异,灵活性较差等。而以换热站为单位的分布式蓄热,在兼具集中蓄热形式特点的同时,又具有距离热用户更近、灵活性更强等特点,对其的研究具备一定的现实意义。本文首先探讨了分布式蓄热罐与热网的连接方式及其优缺点,并分析了可能影响分布式蓄热罐节能潜力的外在因素。接着,针对居住建筑负荷,通过对分布式蓄热系统建立数学模型,并利用De ST软件模拟热负荷获得基础数据,本文从蓄热罐容量、热化系数和换热站规模3个方面分别研究其变化对于分布式蓄热罐在系统中应用产生的影响。结果显示,蓄热罐容量和热化系数对分布式蓄热罐的应用有一定影响;而换热站规模的变化仅对于蓄热罐容量大小有影响,相应的最大蓄热容量与换热站规模近似成正比关系。蓄热罐的设置可以节省换热站的购热费用,同时降低CO2排放量;随着蓄热容量的逐渐增大,其变化趋势逐渐减缓。热化系数的增大能显著减小设置蓄热罐的换热站从调峰热源处的购热费用;而总购热节省率和CO2排放量的减少量随热化系数的增大先增大而后减小;其主要原因在于,热化系数的增大意味着基础热源的供热量占总供热量的比例增大,当其增大到一定程度时,通过设置蓄热罐所节省的购热费用和CO2排放量占比逐渐减小,因而出现下降趋势。最后,本文探讨了分布式蓄热罐的应用对于系统水力工况的影响。主要分析了在系统最不利用户处、系统最大负荷用户处以及靠近热源的用户处设置蓄热罐时,蓄热罐的运行对于整个系统水力工况以及水泵电耗的影响。研究发现,仅从运行能耗角度分析,分布式蓄热罐的蓄热过程对于系统的水力工况和水泵电耗几乎没有影响,释热过程中,在最大负荷用户处设置蓄热罐对于系统的节能效果最明显。目前,关于分布式蓄热的研究还处于初步阶段,相关理论体系并不成熟,希望本文关于分布式蓄热的研究成果能为之后的相关研究提供一定的参考价值。