摘要：探討熱電廠供熱系統(tǒng)峰荷熱源的設(shè)計熱負荷及基本設(shè)置方式，對熱電廠供熱系統(tǒng)峰荷熱源在設(shè)計、建設(shè)、運行中存在的問題及對策進行了分析。
關(guān)鍵詞：熱電廠供熱系統(tǒng)； 峰荷熱源； 基本熱負荷； 尖峰熱負荷
Problems and Countermeasures on Peak Shaving Heating Source of Heat-supply System of Cogeneration Power Plant
Abstract: The design heating load and basic setting pattern of peak shaving heat source of heat-supply system of cogeneration power plant are discussed.The problems and countermeasure in design，construction and operation of peak shaving heat source of heat-supply system of cogeneration power plant are analyzed.
Key words: heat-supply system of cogeneration power plant；peak shaving heat source；basic heating load；peak heating load
峰荷熱源是集中供熱系統(tǒng)(特別是熱電廠供熱系統(tǒng))中必不可少的重要部分，對供熱系統(tǒng)運行的可靠性、經(jīng)濟性具有重要作用。但在峰荷熱源的設(shè)計、建設(shè)和運行中，卻存在若干問題，研究并解決這些問題，可以提高供熱系統(tǒng)的供熱質(zhì)量和經(jīng)濟效益。
1 峰荷熱源的設(shè)計熱負荷
為提高熱電廠熱電機組的設(shè)備利用率及經(jīng)濟性，應(yīng)根據(jù)基本熱負荷及特性合理地選擇熱電機組的容量和類型，尖峰熱負荷由峰荷熱源承擔，構(gòu)成以熱電聯(lián)供為基礎(chǔ)，熱電聯(lián)供與熱電分供相結(jié)合的熱量供應(yīng)系統(tǒng)。在熱負荷高峰期，熱量大部分來自熱電廠(基本熱源)，不足部分由峰荷熱源供給。對于以城市供熱為主的集中供熱系統(tǒng)，熱電廠的最大供熱能力占供熱區(qū)域最大熱負荷的份額(熱化系數(shù))宜為60%～70%，即峰荷熱源的設(shè)計熱負荷為最大熱負荷的30%～40%。
熱電廠與峰荷熱源的熱負荷曲線見圖l。由圖1可知，從供暖期開始至供暖期結(jié)束，基本熱負荷曲線為ABCD，當進入嚴寒期，峰荷熱源投入運行，尖峰熱負荷曲線為BEC。采用圖l的熱負荷曲線運行，熱電廠從供暖期開始至結(jié)束，承擔的熱負荷比較平穩(wěn)。若尖峰熱負荷由熱電機組承擔，由此導致的多余電力消納將成為問題。
2峰荷熱源的基本設(shè)置方式[1-2]
①設(shè)置方式1
熱電廠內(nèi)設(shè)置尖峰鍋爐房(系統(tǒng)流程見圖2)。由圖2可知，熱水經(jīng)過基本加熱器加熱后進入熱網(wǎng)熱負荷主干線。當供暖期處于初末寒期時，旁通閥開啟，尖峰鍋爐房不投入運行。當進入嚴寒期時，旁通閥關(guān)閉，尖峰鍋爐房投入運行，基本加熱器出水經(jīng)尖峰鍋爐房加熱至設(shè)計溫度，進入熱網(wǎng)主干線。對于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運營方均為熱電廠。
②設(shè)置方式2
熱電廠內(nèi)設(shè)置尖峰加熱器(系統(tǒng)流程見圖3)。由圖3可知，當供暖期處于初末寒期時，閥門4開啟，閥門5、6關(guān)閉，尖峰加熱器不投入運行。當進入嚴寒期時，閥門4關(guān)閉，閥門5、6開啟，尖峰加熱器投入運行。雖然采用尖峰加熱器作為峰荷熱源的造價較低且易于實現(xiàn)，但尖峰加熱器需較高參數(shù)的蒸汽，對發(fā)電量有一定影響。對于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運營方均為熱電廠。
③設(shè)置方式3
熱電廠外主干線設(shè)置尖峰鍋爐房(系統(tǒng)流程見圖4)。由圖4可知，熱水經(jīng)過熱電廠內(nèi)基本加熱器加熱后進入熱網(wǎng)主干線。當供暖期處于初末寒期時，旁通閥開啟，尖峰鍋爐房不投入運行。當進入嚴寒期時，旁通閥關(guān)閉，熱電廠出水經(jīng)尖峰鍋爐房加熱至設(shè)計溫度。對于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運營方均為供熱公司。
④設(shè)置方式4
熱電廠外支干線設(shè)置尖峰鍋爐房(系統(tǒng)流程見圖5)。由圖5可知，與設(shè)置在熱電廠外主干線的峰荷熱源不同之處為尖峰鍋爐房設(shè)置在熱網(wǎng)的支干線上，尖峰鍋爐房負責某個分支的尖峰熱負荷。尖峰鍋爐房可以新建，也可以利用原有小區(qū)的供熱鍋爐房。對于這種設(shè)置方式，峰荷熱源的投資、運營方均為供熱公司。
3 存在問題
3.1設(shè)計、建設(shè)
①設(shè)計標準的缺失
目前，涉及峰荷熱源設(shè)計的標準及相關(guān)條款見表1。針對小型火力發(fā)電廠，GB 50049-2011第
由以上分析可知，GB 50049-2011、GB 50660-2011側(cè)重于熱電廠的設(shè)計，而CJJ 34-2012則側(cè)重于熱網(wǎng)設(shè)計。目前缺少一項統(tǒng)籌考慮熱電廠供熱系統(tǒng)的設(shè)計標準，特別是針對峰荷熱源的設(shè)計內(nèi)容。
②設(shè)計建設(shè)單位的接口問題
熱電廠供熱系統(tǒng)由熱源、熱網(wǎng)、熱用戶組成，缺一不可，3個部分的技術(shù)參數(shù)應(yīng)相互銜接，規(guī)模容量應(yīng)匹配。但實際上，熱電廠設(shè)計由電力系統(tǒng)的設(shè)計單位承擔，熱網(wǎng)設(shè)計由市政建設(shè)部門的設(shè)計單位承擔，即熱電廠供熱系統(tǒng)由兩個平行的設(shè)計單位分別設(shè)計，各設(shè)計單位僅對各自的設(shè)計范圍負責，這易導致設(shè)計單位之間的接口存在問題。
熱電廠由電力行業(yè)投資建設(shè)，熱網(wǎng)由市政行業(yè)投資建設(shè)。對于峰荷熱源投資、運營方均為供熱公司的情況，若峰荷熱源的投入資金難以落實，峰荷熱源建設(shè)將滯后甚至難以上馬，尖峰熱負荷則由熱電廠承擔，由此導致的多余電力消納將成為問題。
3.2 運行
峰荷熱源的運行時間短，且為變負荷運行。當峰荷熱源售熱價格與基礎(chǔ)熱源售熱價格相同時，若峰荷熱源的投資、運營方均為熱電廠，尚可平衡盈虧，反之運營方將虧損，影響運營的積極性。
4 對策
①設(shè)計、建設(shè)
建議編制單獨的有關(guān)熱電廠供熱系統(tǒng)(包含峰荷熱源)的設(shè)計標準(國家標準)，由電力行業(yè)、市政行業(yè)和有關(guān)院校共同編制。在熱電廠供熱系統(tǒng)初步設(shè)計后，組織電力設(shè)計單位、市政設(shè)計單位間的設(shè)計聯(lián)絡(luò)會，共同解決與峰荷熱源有關(guān)的設(shè)計問題。建議修編《熱電聯(lián)供規(guī)劃設(shè)計手冊》，增寫“峰荷熱源”一章，并在熱能動力與建筑環(huán)境工程專業(yè)的熱電聯(lián)供教材中，增寫與峰荷熱源有關(guān)的內(nèi)容。
在熱電聯(lián)供項目規(guī)劃中增寫與峰荷熱源有關(guān)的內(nèi)容，審查熱電聯(lián)供項目規(guī)劃時把峰荷熱源作為重點審查內(nèi)容。在核準熱電聯(lián)供項目時，把峰荷熱源與基本熱源的建設(shè)捆綁核準，以確保峰荷熱源建設(shè)資金的落實，確保工期。
②運行
根據(jù)峰荷熱源的運行時間及變負荷特性，制定合理的峰荷熱源售熱價格或熱價補貼，促進運營方的積極性。組建城市熱源管理公司，統(tǒng)一管理熱源和熱網(wǎng)，從內(nèi)部平衡盈虧，目前國內(nèi)已經(jīng)有熱電公司向下延伸業(yè)務(wù)，投資熱網(wǎng)，管理熱網(wǎng)。
參考文獻：
[1] 劉志真.熱電聯(lián)產(chǎn)[M].北京：中國電力出版社，2006：106-118.
[2] 張開菊，劉偉亮，宋偉，等.熱力網(wǎng)與供熱[M].北京：中國電力出版社，2006：94-100.
本文作者：崔占忠 陳冠益 郭曉克 徐坤
作者單位：天津大學環(huán)境科學與工程學院中國電力工程顧問集團東北電力設(shè)計院
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