北京大兴机场供热系统运行优化与能耗管控

李欣 北京首都机场动力能源有限公司大兴国际机场分公司

在“碳达峰、碳中和”背景下，供热企业要想高质量发展就离不开节能减排。为了做好大兴机场供热系统节能减排工作，深挖系统节能潜力，特结合实际情况对单位面积度日数供热量的能耗指标加以管控，并围绕管控指标优化运行策略，根据农历节气和室外温度变化情况科学细化运行时段，推导最佳供回水温差的理论计算公式，进而将单位面积度日数供热量的管控指标转化为调节参数。此外，通过引入运行评估机制，及时诊断供暖运行情况，有效保障用户服务品质、降低系统运行能耗。

1 工程概况

大兴机场位于北京市大兴区礼贤镇、榆垡镇与河北省廊坊市广阳区之间，北距天安门约46km，是国家发展的新动力源，对北京及北京周边的经济发展有着至关重要的作用。大兴机场高温水供热系统目前供暖面积约200 万m2，主要为航站楼和机场工作区，随着大兴机场的建设与发展，该供暖面积还将进一步增加。

高温水供热系统由5 台58 MW 燃气热水锅炉作为热源，设计供/回水温度为120 ℃/60 ℃，系统采用板式换热器与供暖用户间接供暖，供暖用户可自行调节二次侧供水温度。

2 最佳供回水温差理论计算公式

根据能量守恒原理，结合单位面积度日数供热量的管控指标，建立理论耗热量与实际供热量的等式，进而推导出最佳供回水温差与室外温度和管控指标之间的计算公式（1）。

式中ΔT—最佳供回水温差，℃；M—单位面积度日数供热量，MJ/(℃·d·m2)；t—室外温度，℃；q—单位供暖面积供水流量，m3/(h·万m2)。

考虑到大兴机场地区供暖建筑围护结构较好，并有一定的蓄热能力，所以在一段时间内，系统供热量不必时时与末端热负荷相匹配，进而可根据调控时段的平均温度计算所选时段的最佳供回水温差。

3 高温水供热系统运行策略

3.1 细化供暖季运行时段

3.1.1 运行时期

根据各个节气特点，将供暖季划分为入寒期、寒冷期、严寒期和寒退期。入寒期起始于开始供暖，终止于12 月6 日，期间日平均温度在2 ℃以上，室外温度逐渐下降。寒冷期起始于12 月7 日，终止于1 月4日，期间日平均温度在-3.3 ℃左右，室外温度相比入寒期显著下降。严寒期起始于1 月5 日，终止于2 月3 日，期间日平均温度在-3.5℃左右，是整个冬季最冷的时期。寒退期起始于2 月4 日，终止于停止供暖，期间日平均温度在4 ℃以上，室外温度逐渐上升。

3.1.2 调控时段

为了做到科学调控，探索每日运行最佳调控时段，特将各运行时期室外温度加以统计分析，如图1 所示，各个运行时期室外温度变化趋势基本相同，依室外温度变化趋势可将1天24h划分为4 个调控段，它们分别为0 点至8 点、8 点至15 点、15 点至19 点和19 点至24 点。

图1 各运行时期室外温度变化趋势图

3.2 精准输送运行参数

为了保障供暖用户服务品质，同时抑制个别用户从热网过度取热，造成能源的浪费，就必须在不同运行时期和调控时段合理设置供水温度和供水流量。为了节能降耗，特结合历史运行情况制定了0.1MJ/(℃·d·m2)的管控指标，如遇大风天气可适当提高该管控指标，增加系统供热量。根据管控指标、单位供暖面积供水流量和调控时段预报温度的平均值，计算所选时段的最佳供回水温差，然后用最佳供回水温差值加上系统回水温度给定值，即可计算出各运行时期各调控时段的供水温度，如表1 所示。

表1 高温水系统运行参数表

3.3 搭建运行沟通管理平台

为了提高供暖用户服务品质，公司组建了一支专业技术团队负责供热系统整体运行协调工作，以“源网末端”的系统思维搭建了供暖业务保障群，便于统一协调管控供热系统的各个生产环节。此外，公司还搭建了用户服务品质保障群，随时接收并处理用户的反馈意见，并针对用户遇到的运行问题给以专业解答，持续提升公司的服务品质。

4 运行评估

供热系统无论规模大小，在运行中必须遵守三个平衡的原则，即热量平衡、流量平衡和压力平衡。在热量平衡原则中，需要评估服务品质和单位面积度日数供热量；在流量平衡原则中，需要评估各用户水力平衡情况；在压力平衡原则中，需关注系统压力是否在合理值范围内。

4.1 热量平衡

热量平衡意味着热源供热量应满足供暖用户维持室内温度相对稳定所需的耗热量，所以评估热量平衡可以从供暖用户室内温度情况和系统单位面积度日数供热量这两方面入手。对于供暖用户室内温度情况，要每日关注是否有用户报冷，报冷的用户有多少，若报冷的用户较多应加大系统供热量，若个别用户报冷应优化系统水力平衡。为了了解末端用户室内温度情况，需对部分典型供暖用户定期进行室内测温，并根据测温情况及时调整运行参数，修正系统供热量。对于系统单位面积度日数供热量的管控指标，要着重分析每日各调控时段预报温度与实际温度的差值，并在下一调控时段通过增加或降低供水温度进行纠偏，保障供热量与室外温度相匹配。一天结束之后，要立即评估当日单位面积度日数供热量的大小，以便次日及时调整回水温度给定值，从而增强或削弱系统供热能力。

4.2 流量平衡

热水是供热系统供热量的载体，因此，热量平衡必须通过流量平衡才能实现 。流量平衡有利于实现“小流量大温差”经济运行的目标，流量平衡的基础是供热系统水力平衡。解决水力失调，确保合理的流量值，是供热行业当务之急 。随着热网监控系统的推广与应用，回水温度调节法脱颖而出，该调节方法简单、实用性强，通过调节管路阀门开度使得各供暖用户、各支路回水温度趋于一致。综上所述，可以根据各用户、各支路回水温度的一致性，评估流量平衡情况。

4.3 压力平衡

热量平衡、流量平衡做得不好，造成的影响多为供热效果不好，或者费热费电，而压力平衡做得不好，可能会发生重大的安全事故。压力平衡要求供热系统的任何部位都要保证不倒空、不汽化、不压坏，并有足够的资用压头 。所以供热系统运行时，一定要时时关注压力参数，但凡压力出现波动，必须要给予足够的重视。

5 结语

为了做好大兴机场供热系统节能减排工作，根据农历节气和室外温度变化情况科学细化供暖季运行时段，便于运行人员整体把握调控规律。结合实际情况确定单位面积度日数供热量的管控指标，并通过推导供热系统最佳供回水温差与室外温度和管控指标之间的关系，从而将管控指标转化为调节参数。此外，通过引入运行评估机制，及时诊断供暖运行情况，有效保障用户服务品质、降低系统运行能耗。上述方法在实践中取得了较好的成效，大兴机场供暖用户满意度100%，单位面积度日数供热量较2020 ～2021 年度供暖季同比降低9.84%。