摘　要：分析天津市多热源供热管网调峰的形式(一级管网调峰、二级管网调峰)，对设置调峰热源增大一级管网供回水温差进行经济性分析。当敷设供热管网困难时，对敷设供热管网与设置调峰热源两种方案进行对比。

关键词：多热源；  调峰热源；  一级管网调峰；  二级管网调峰

Discussion on Peak Shaving Mode of Multi-source Heat-supply Network in Tianjin City

Abstract：The peak shaving modes(primary circuit peak shaving and secondary circuit peak shaving)of multi-source heat-supply network in Tianjin City are analyzed．The economic analysis of setting peak shaving heat source to increase the temperature difference between supply water and return water in primary circuit is performed．When laying heat-supply network is difficult，two schemes of laying heat-supply network and setting peak shaving heat source are compared．

Keywords：multi-heat source；peak shaving heat source；primary circuit peak shaving；secondary circuit peak shaving

目前天津市各供热公司供暖规模不断扩大，天津市能源集团“全市一网”布局也在不断深入。CJJ 34—2010《城镇供热管网设计规范》明确规定：“供热建筑面积大于1000×10⁴m²的供热系统应采用多热源供热，且各热源热力干线应连通”。可见，天津市多热源联网供热势在必行。

增加热源之后，热源并网运行，比之前的管网运行方式要复杂得多。如何实现多热源管网运行的最优化，势必成为各供热公司关注的重点。

2　多热源联网调峰形式

根据设计“全市一网”的基本思路，天津热网将由4～5个大型主热源厂配以若干小型调峰热源，以联合供热的方式实现。

主热源厂由于规模庞大，大多坐落于市区周边，对全市形成环抱之势，全市热用户密集区是整个环网水力工况最薄弱的地方。因此，如何有效、灵活地设置调峰热源，成为解决整网水力失调、实现优质供热的关键。一般而言，设置调峰热源往往存在单一思维定式：大型热源为主，小型热源为辅，而且多为一级管网调峰。简单的思维定式往往桎梏思维的发散，影响管网安全稳定运行。

2.1　一级管网调峰

①大型热源厂为主热源，小型热源负责调峰

这种方式是目前国内常见的调峰形式，考虑调峰热源的相对位置及容量大小，又可细分为裂解调峰(调峰热源与主热源分别运行)和并联调峰(见图1)。并联调峰是调峰热源高温热水进入换热器与主热源一级管网循环水进行热交换，使一级管网循环水升温后输送至各热力站，与二级管网换热。调峰热源处于管网前端时，适宜裂解调峰；调峰热源处于管网水力工况薄弱点时适宜并联调峰，在满足热负荷的前提下，能改善管网末端水力工况。

②小型热源为主热源，大型热源厂负责调峰

国内对调峰的认识往往局限于大型热源为主热源，承担热用户基本热负荷，小型热源为调峰热源，承担尖峰热负荷。该观点对于单一的燃煤锅炉而言最为适用，大型燃煤锅炉具有效率高、热损失少、余热可二次利用等诸多优点，必然适用于承担基本负荷。但是，随着新能源的不断出现，小型热源效率低的问题不断减少，而小型热源的能源范围广、对环境污染小等诸多优点不断显现。

当今，多热源热泵技术日臻成熟，太阳能、风能、污水、土壤等众多热源均可作为低品质热源，通过热泵转换为高品质热源供热。因此，在天津市能源集团“全市一网”战略部署中，设置大型热泵能源站，以热泵为主热源承担广大热用户的基本负荷，以集中供热的热水为调峰热源，在尖峰时段加热热泵低温热水，充分利用热泵能源的同时，也大大减小了集中供热的一级管网流量，为实现集中供热大规模化、更多地抢占供热市场份额起到了至关重要的作用。热泵为主热源、集中供热热源为调峰热源的供热系统见图2。

天津市文化中心能源站充分体现了小规模、优质能源承担基本负荷，集中供热的一级管网承担调峰负荷的可行性。

2.2　二级管网调峰

①在二级管网侧设置调峰热源

在二级管网侧设置小规模调峰热源(如燃气锅炉)，当出现极寒工况时，开启二级管网侧小规模调峰热源。根据室外温度变化及不同热用户实际用热需求，确定小规模调峰热源的开启时间。结合当前天津市能源集团各热力公司的运行模式，将开启二级管网侧调峰热源的权力下放至供热管理处。各供热公司考核供热管理处的运行能力，实现二级管网侧调峰热源的节能运行。

二级管网调峰多出现于东欧国家，比如丹麦集中供热管网的调峰锅炉设置(见图3)就很有代表性^[1-3]。

从图3可以看出，与国内常见的调峰锅炉设置在一级管网侧有所不同，丹麦的调峰锅炉设置在热力站之后的二级管网侧。二级管网侧调峰锅炉承担的调峰负荷由各供热公司确定。调峰锅炉一般为单台容量1～2t／h的燃气(油)锅炉，一般为无人值守，能够根据用户的需求和室外气候条件的变化实现自动启停。

在二级管网侧设置燃气调峰锅炉的热电联产集中供热系统具有以下特点：

a．热电厂承担基本负荷，设备容量减小。

b．基本负荷不随室外气温变化而变化，便于热电厂机组选型，运行时能够长时间保持在高效率下工作。

c．一级管网承担的负荷减少，可减小管径，降低一级管网的造价。

d．由分布于各末端的调峰热源根据各热用户的具体要求，补充热负荷不足部分，实现根据热用户的需求供热。这样集中供热的调节就不再是目前的以流量调节为主，而是直接对热量进行调节。

e．天然气属于清洁能源，对环境污染小。

不同地区由于受地理位置、气温变化的影响，热负荷的情况不尽相同。如何确定由热电联产集中供热系统承担的基本热负荷与燃气调峰锅炉提供的尖峰热负荷的适当比例，还需要进一步研究。同时，由于增加了燃气调峰锅炉，设备造价将增大，供热系统燃料费也将发生变化，需要进行经济分析确定方案。

②设置二级管网蓄热水罐

考虑到目前供热管网日益老化，出现泄漏的可能性逐渐增大，为了减少停止供热时间，在一些不能停止供热的重要小区增设二级管网蓄热水罐，蓄热水罐的容积可参考地势、二级管网容量综合考虑，进行经济性分析后确定。设置蓄热水罐的优点为：

a．当一级管网出现泄漏时，减少二级管网的停供时间，减少热用户损失。

b．尽管有二次补水泵，但当二级管网出现大量泄漏时，蓄热水罐可短时间保证用户用热稳定。

3　经溽性分析

多热源调峰的目的是在一级管网流量有限的前提下，充分利用有限的一级管网流量，同时利用其他形式热源，保证供热质量。当两个供热管网比较时，某个管网供回水温差较小，则意味着该管网一级管网流量利用不充分，供热能力还有提高的可能性。

天津市城安热电有限公司(以下简称城安公司)和天津市梅江供热公司(以下简称梅江公司)2012—2013年供暖期一级管网供回水温差比较见表1。由表1可知，城安公司一级管网供回水温差与梅江公司差距较大。

当然，一级管网供回水温差不能完全反映一个管网运行、发展的能力，反映管网运行水平的因素还有很多。城安公司可以充分挖掘管网潜力，在个别水力工况较差且管网无法调整改造的地区适当设置调峰热源，增大一级管网的供回水温差，以提高供热管网的供热能力。

根据城安公司2012—2013年供暖期的实际供热参数，拟合得到供热管网一级管网供回水温差计算公式：

Dt=-0.031t²w-1.369tw+28.59       (1)

式中Dt——一级管网供回水温差，℃

tw——室外温度，℃

对于城安公司的供热管网，当室外温度为-9℃时，由式(1)计算得一级管网供回水温差为38.40℃，能提供的热负荷为311MW；当一级管网供回水温差提高至40℃时，管网增大了供热能力，能提供的热负荷为324MW。当管网输送能力满足要求时，可增加约33×10⁴m²的供热面积，增加管网集资收入约4950×10⁴元(按集资费150元／m²计算)。

4　常规敷设管网与设置调峰热源的对比

对于“全市一网”项目建设，对于新建小区，当供热负荷增大时，在部分中心城区各种现状配套设施侵占路由，导致供热管网敷设遇到较大阻力。对于这种情况，一般有两种解决方案：方案一：进行阻力较大的路由协调申请，申请成功后，组织进行难度更大的施工，管道敷设完成后，在运行期间进行大范围管网平衡工作。方案二：在供热管网难以敷设的地点设置合适的一级管网调峰热源，或敷设小管径一级管网，设置二级管网调峰热源。方案一和方案二的对比如下：

①安全运行：方案一一级管网出现泄漏时，大管径管网有利于保障泄漏点之后用户的供热质量；方案二一级管网出现泄漏时，二级管网调峰热源可以保证本区域正常供热，但对其他管网支持较小。

②实施难度：方案一需要申请大管径管道路由，申请及施工难度较大；方案二仅需申请小管径管道路由，申请及施工难度较小。

③运行管理：方案一需要进行大范围、大强度的管网平衡调整；方案二由于需要的一级管网流量较小，管网平衡调整工作量较小。

④造价和运行费用：方案一的造价为大管径一级管网敷设费用和热力站、二级管网建造费用，后期运行费用较少；方案二的造价为一级管网调峰热源(或小管径一级管网及二级管网燃气调峰热源)的设置费用和热力站、二级管网建造费用。两方案需经过经济分析后优选。

参考文献：

[1]郑雪晶，由世俊，姜南．二级网调峰供热管网系统的可靠性[J]．天津大学学报，2008，41(2)：163-167．

[2]赵丹，张春，徐海梅．地热水与调峰锅炉联合供热在天津的应用[J]．煤气与热力，2007，27(2)：54-56．

[3]钱剑峰，孙德兴．水源热泵与调峰锅炉联合供热的探讨[J]．煤气与热力，2006，26(6)：47-52．

本文作者：任腾飞  余心明  陈晓军  李爽

作者单位：天津市城安热电有限公司

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