浅谈清洁能源气电互补双热源联网运行设计与研究

何鹏

摘 要：由于空气环境影响日益趋重，发展清洁能源应对气候变化已是大势所趋，目前国家对新能源的开发和研究力度在不断增加，燃气、水电、风电、太阳能等绿色能源在这几年也得到迅速发展。本文将对两种不同能源的热源联网运行的优缺点进行了比较深入的分析研究，在此基础上，结合双热源联网运行的特点，制定出具有针对性的改善措施，有助于促进双热源联网运行水平的不断提高，对于从事相关工作的技术人员具有一定的借鉴意义。

关键词：气电互补;双热源;联网运行;智慧热力管网

随着城市建设规模的不断扩大，集中供热面临的问题也越来越复杂。一是传统燃煤锅炉燃烧排放的烟尘等有害气体聚集在空中不易向上扩散和稀释，造成严重的空气污染;二是政府大面积推广“煤改气”工程后，受制于燃气供应量满足不了供热需求和天然气价格逐步增长的趋势等因素，单一热源的供暖方式不得发生改变，导致其它清洁能源开始逐步推广利用，风电作为能源的供暖就是其中之一。

为了确保气、电两种新能源的热源能够协调运行，就要对热源的自有属性和工况变化进行系统全面的分析研究，进而提出具有一定针对性的运行设计措施，为气电互补双热源联网运行的安全平稳进行提供可靠保障。

一、双热源联网运行分析

（一）联网运行优点分析

1、节能

近年来，我国新建风电装机容量快速增长，但风电消纳利用问题却日益突出。在我国北方地区，风能资源丰富，特别是在冬季夜间时段风电的发电量大，但由于夜间用电负荷降低，风电与传统火电机组的运行矛盾突出，风电被迫减少上网，甚至停止运行，造成大量“弃风”。为提高风能资源丰富地区的风电消纳能力，缓解冬季供暖期间用气困难，促进供热能源利用清洁化，国家能源局要求有风电资源的城市开始在大型热力管网中采用气电互补双热源联合供热进行试点，政府将在用电上给予优惠等政策。

正是政府的有意引导和政策上的优惠，部分热力企业开始以燃气热源为主导，风电热源为辅助进行联合集中供暖。根据热力企业自身供暖运行工况等特点，选择适合自身热力管网的供暖方式。目前联合供暖运行方式主要分为：蓄热式电锅炉系统和直供式电锅炉系统。

大型热力企业大多选用蓄热式电锅炉系统。优点是充分利用夜间低谷电时段，在夜间辅助燃气锅炉供暖的同时将水加热到一定的温度，然后把热水储存在以氧化镁为主的合成材料制成的大型储压罐中，在白天电网用电高峰时段，停止运行电锅炉，然后将夜间储存在储压罐中的热量释放出来联合辅助燃气锅炉供给热用户使用，最大程度利用电热能，缺点是设备一次性投入成本高，对建设面积要求也大。相比而言，对于资金和建设面积有困难的小型热力企业，大多采用直供式电锅炉系统。同样利用夜间低谷电时段，直接加热热力管网中的水介质，联合辅助燃气锅炉一同供暖，缺点是没有储热设备，白天时间无法辅助燃气锅炉进行联合供热，没有最大程度利用夜间低谷电时段。

两种方式的联网运行具有更高的供热效率，能对热源进行科学合理的调度，将热量损失控制在较低的范围内，进而有助于提高系统运行的经济性，起到较好的节能作用，避免不必要的热能浪费，为企业带来良好的经济效益。

2、提高整个供热系统运行可靠性与安全性

热力管网在实际运行过程中，由于其运行环境比较复杂，难免会受到外界各种不利因素的影响，这就会给管网的稳定运行造成不小的阻碍，如果没有及时采取有效的改善措施，长此以往，会给供热企业造成巨大的经济损失。当采用单一的供热方式，一旦其发生故障后，就会无法为管网提供热源，这就会影响热用户的正常使用，而采用气电互补双热源联网运行，即便是热力管网中的某一热源无法正常运行，另一热源就能及时替代补充，确保热力管网的稳定运行，相较于单热源供热，整个供热系统的可靠性和安全性能够获得不小的提升，能够避免由于热源故障而影响热力管网的正常运行，进而能够在一定程度上提高热力管网的运行可靠性与安全性。

（二）联网运行缺点分析

1、热计量

在供热过程中，需要对热量进行科学合理的监控与计量，通过对监测数据进行科学合理的分析，进而能够对整个供热体系进行有针对性的调整，为供热质量提供可靠保障。当采用气电互补双热源联网运行时，所采用的计量方式不尽相同，而且目前不少地区整个热力管网系统并没有一套完整的热量计量分析监控系统，这就导致无法获取准确的供热数据。

二、双热源联网运行的改善措施

（一） 完善计量系统，实现双热源供热的一体化管理

为了能够对气电互补双热源联网运行过程中的热量进行准确的计量，就要不断完善计量系统，实现双热源供热的一体化管理。对气、电热源总出口处的供回水温度、流量进行实时的监控，并且还要对连接换热站的一、二级管网运行数据进行监控，建立一个系统的供热基本数据采集系统。同时，还要以此为基础，逐渐构建热量监控、计量、调节、分析以及存档等多个功能为一体软件平台，供热单位能够通过平台及时了解热力管网的运行状态，并采取有针对性的调控措施，为热力管网的安全平稳运行提供可靠保障。

（二）管网改造、构建智慧热力管网

当前，不少城市的供熱系统为老旧管网，结构形式大多为树状结构。其在实际的调节过程中存在一定的弊端，这就会给联网运行造成一定的阻碍，并且随着城市的进一步发展，供热范围还会逐渐增加，会有更多的小区进入到供热范围内，因此，需要对部分热力管网进行一定的改造升级和树状结构改造成环状结构。

针对老旧热力管网的升级改造，首先是扩大供热管道管径;其次是施工工艺，直埋热力管网推荐采用无补偿设计，该技术可以大量减少管道中补偿器的设置，既能有效减少热力管网中的薄弱环节与故障点，又能同时降低热损耗;第三是采用泄漏报警系统技术，主要用于监测热力管网运行时是否发生泄漏事故，在何处泄漏，以便在最短的时间内迅速进行处理，以保证随时掌握管道的实时运行工况，保障供热管网系统安全可靠运行，同时及时处理泄漏事故，也可避免特殊情况下发生大量的热力损耗。

将部分树状结构热网改造成环状结构热网，有助于将事故损失限制在合理的范围内，并且还能在一定程度上减小热力管网比摩阻，增加各换热站的资用压头，对于提高热力管网系统的水力稳定性也具有一定的实际意义。但是并不是所有的供热系统都能进行树改环，在进行改造前，需要对热力管网系统进行系统全面的分析研究，优先选择经济效益高的热力管网系统进行升级改造，充分发挥气电互补双热源联网运行的优势，进而提高热力管网的稳定性和热效率。

三、结语

总而言之，双热源联网运行已经成为供热未来的发展趋势，相较于单一的热源而言，采用气电互补双热源具有更好的供热效率，而且还能够为热力管网带来更高的安全性和稳定性。因此，通过对气电互补双热源联网运行的优缺点进行系统全面的分析研究，结合热力管网运行的实际要求，采取具有一定针对性的改善措施，为气电互补双热源联网运行的顺利进行建立良好的基础，进而促进双热源联网运行质量的不断提高，从而为供热单位带来良好的经济效益。

参考文献：

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