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如何改进智能电网园区多能源利用

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来源: 作者: 2018-10-28 11:56:15

如何改进智能电园区多能源利用?

导读:

近几年来,环境污染、能源短缺的问题日益突出。节能减排,势在必行。在智能电园区中,一般包含冷、热、照明、机械等多种形式的负荷,同时也包含风、光、电、地热等多种形式的能源。

1、研究背景  近几年来,环境污染、能源短缺的问题日益突出。节能减排,势在必行。在智能电园区中,一般包含冷、热、照明、机械等多种形式的负荷,同时也包含风、光、电、地热等多种形式的能源。如何将这些能源和负荷合理组织起来,实现多能源梯级利用,降低电园区总的能耗成本,是摆在研究者面前的一个难题。  利用夹点算法的基本思想,对换热络进行梯级改造,是实现能源优化利用的一个行之有效的方法。夹点算法最早是由LinnhoffB等提出,应用于化工生产的算法。许多研究表明,夹点算法同样适用于其它形式的能源。而在实际的生产中,已有人将其应用于热电联产中,并取得了较为理想的效果。  智能电园区使精细化地考量每一台设备的能耗成为可能。本文从用电的角度出发,综合分析各种形式的能耗,而不再局限于化工生产的热能,利用夹点方法的基本原理,考察非流体设备和电能的基本特性,提出了面向智能电园区的能源分析方法。  2、夹点算法  将生产中的吸热环节和放热环节分别简化为冷流和热流。能源最理想的应用方式,应当是热流放出的热量恰好都被冷流吸收。但是,由于受热力学第二定律的限制,热流必须比冷流高出一定的温度,才能实现余热的回收。这样,我们必须让冷热流按一定的规则进行交换,也就是冷流的高温部分与热流的高温部分换热;冷流的低温部分与热流的低温部分换热。这个过程很像实验室中冷凝管,逐段地进行余热利用。而在实际生产中,冷热流在换热时,必须要高于一个温差值。所以我们需要平移冷流,以确保每个换热点的温差在极限值以上。冷热流的温差达到这个极限值的点,就被称为夹点。这个算法,就是夹点算法。  3、面向非流体设备的算法  3.1、非流体设备  夹点算法广泛应用于化工生产中。这些场景下,考察的对象往往是某一类流体。随着流体走完全部工艺过程,能量的交换也随之完成。但在考察智能电园区等系统时,面临两个问题。一是,园区中往往存在光伏发电、风力发电、燃气等多类型的能源结构。单纯地通过夹点算法,难以清洁用能。另一个问题是,智能电中,往往存在空调、供暖、照明、机械负荷等多类型的负荷。这些设备的特征是不具有流动性,其温度在短时间内是可以视为一成不变的。我们称这些设备为非流体设备。可以看出,非流体设备的能耗特征在温焓图中是无法表示出来的。因此,对于包含有非流体设备的电园区,通过理想的流体间能量交换,不能解决能源优化利用的问题。针对非流体设备的特点,对夹点算法进行改进,使其能够应用于智能电园区,是非常有必要的。  3.2、要解决的问题  智能电包含几个传统换热络所没有的特征。一是冷流和热流存在水平线和间断点。二是部分设备的温度可变。以空调散热管为例,空调冷风温度低时,其散热管温度就高;反之,空调散热管温度就会较低。更值得关注的是,如果采用流水等降温措施,空调的散热管将不会达到此前的温度。而对于传统的换热络,采用能量优化措施与否,对冷热流起始温度没影响。在这一点上,两者是截然不同的。  3.3、改进后算法的流程  我们的改进算法如下:  (1)绘制初始的温焓图。以温度为纵坐标,以能量为横坐标。经过测量每个工艺环节的初始温度和能耗,得到了初始的温焓图。  (2)对温焓图进行简化。设热(冷)流1与热(冷)流2都经历了从温度t1到温度t2的变化过程。在该过程中,如果将这两段热(冷)流视为同一个流,那么新的热(冷)流能耗就是原始的两段能耗之和。  (3)对于存在水平线的换热络,热流以水平线的最右端为基准,冷流以水平线的最左端为基准,平移曲线。  (4)如果不存在水平线,依据工程的实际情况,确定换热的最小差值温度。将冷流沿着焓值H的轴线横向平移。冷流和热流的垂直距离达到最小温差时,园区能耗达到最低。

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