多热源并网供热的水力优化调度研究

0 引言
在城市集中供热领域中，多热源并网供热已经越来越多地被采用，这是因为这种系统具有单热源供热系统所无法比拟的优点，包括提高系统的可靠性以及不同形式热 源合理匹配所带来的热源运行的经济性等等。如丹麦的哥本哈根供热系统的热源就同时包括了垃圾焚烧炉、热电厂和尖峰锅炉房，按顺序投入和撤出，以保证整个系 统的经济性。
在多热源并网供热系统中热源随负荷变化的高速过程中，热网水力工况的调整是关键。一方面，热网水力工况的优化调度，可以使得管网充分发挥其输配能力，为热 源的合理匹配与调整创造最大的空间；另一方面，输配系统本身的动力消耗也是巨大的，一般要占到整个供热系统一次能源消耗10%～20%，水力工况的优化调 度可以尽可能地减少这部分的能量消耗。
然而，在我国虽然已经有多个城市规划了多热源并网供热的格局，但在实际运行时多数系统地只能采用割裂运行的方式，将本已并网的热源人为地分开。有些工程虽 然已经采用了并网运行的方式，但具体到如何充分利用管网的输送能力，随负荷变化灵活匹配各热源的供热量上，还缺乏明确的认识和行之有效的调节手段。为此， 笔者结合热网的可及性分析，探讨了多热源并网的优化调度问题，特别是输配系统水力工况的优化调度，本文是这些研究的总结。

1 热源供热负荷分配的经济性分析
随着城市集中供热的发展，许多城市出现了多种类型热源并存的局面，在同一供热系统中可能同时包括热电厂、大型燃煤锅炉、小型燃煤锅炉、燃油或燃气锅炉以及 工业余热等等，即使同是热电厂供热，也存在不同机组形式和抽汽压力引发的热电综合效益的差别。采用并网供热，首先应该对各热源进行分析，从能源利用的综合 效益、热源投入与撤出的灵活性、各热源的具体位置等方面进行综合评判，再结合全网的热平衡确定各热源供热量分配的优先次序。结合国内可能采用的各种热源， 得到其通常的投入优先次序，如图1所示。图1中，工业余热、垃圾焚烧产热以及热电联产中的循环水供热和背压机械组供热通常作为系统中的基本热源，而热电联 产中的抽汽和各种类型的燃煤、燃油及燃气锅炉则通常作为调峰热源使用，特别是其中的汽轮机抽汽和燃油、燃气锅炉由于投入与撤出的灵活性很高，作为调峰热源 很适合。当然，由于各供热系统的差别，各种类型热源的优先投入次序也不是一成不变的，在实际应用时必须结合具体情况作细致的经济性分析和热平衡计算，图1 所列出的次序仅仅是一个参考。
确定了热源供热量分配的优先次序后，剩下的问题就是如何对输配管网进行调节以达到在满足这种热源供热量分配的基础