：天然气分布式供能系统设计思路及专利说明

[专利摘要]本发明涉及一种天然气分布式能源设计负荷计算方法。 本发明的特点是：获取区域、建筑或工业园区内不同类型建筑、不同功能用户、不同类型企业的用能单位属性。 计算不同用能单位的年能量损失曲线； 根据不同用户类型和年能量损失曲线，结合用户需求，利用需求侧响应理论计算用户负荷延迟曲线； 将用户负荷延迟曲线与年能量损失曲线相加，得到用户的年负荷分布，将峰值除以负荷作为分布式能源站装机容量的设计负荷。 本发明可以有效解决能源供应与能源消耗的矛盾、能源供应与节能的矛盾以及因设计负荷大而造成的安装方案与负荷不匹配的问题。 根据该方法设计的分布式供能系统既供能又节能。 从能源消耗的角度来看，可以达到最优的经济效益。

【专利说明】一种天然气分布式能源设计负荷计算方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种天然气分布式能源供应系统设计方法，尤其涉及一种天然气分布式能源设计负荷计算方法，属于天然气分布式能源利用技术领域。

【背景技术】

[0002] 天然气分布式能源以天然气为燃料，通过冷、热、电三种组合方式实现能源的梯级利用，就近实现负荷中心的供能。 它是一种现代新的能源供应方式。 按系统规模可分为区域分布式能源、建筑分布式能源和工业分布式能源。

[0003] 区域分布式能源一般建设在新城区、开发区、小城镇、大学城等建筑面积大、用户类型多、负荷需求大、机组装机容量较大的地区。 系统设计思路：首先利用负荷计算软件（PKPM、红叶等）计算出不同建筑物的年冷热负荷延时曲线，然后将多个建筑物的负荷叠加，形成年冷热负荷延时曲线整个区域的。 ，然后对设备进行优化比选安装方案，选出技术经济最优方案作为整个区域能源供应系统。

[0004] 建筑式分布式能源一般建设在不具备大规模建设分布式能源条件的地方。 可以是单体建筑，也可以是医院、宾馆、商业建筑等建筑群。其特点是一段时间内对冷、热、电的需求。 它相对简单并且具有单一的运行时间模式。 系统设计思路与区域分布式能源基本相同。

[0005] 工业分布式能源一般应用于以石化、冶金、食品、建材、造纸、医药等行业为主的工业园区。 其特点是对电力、热力、蒸汽的需求稳定、规律、规模大。 系统设计思路：首先调查核实各工业企业的现状、近期和长期规划负荷数据，然后根据各工业企业的用能时间对整个供能区域的负荷进行叠加分析工业企业，计算最大负荷、平均负荷、最小负荷。 ; 根据负载特点选择不同的主机进行方案优化。 通常需要配备一定容量的调峰设备，以保证各企业能够在最大负荷下正常生产。

[0006] 传统的分布式能源规划设计都是以满足用户需求为前提，能够满足用户在所有峰值负荷下的正常使用。 虽然对用户有比较可靠的能源供应保障，但不适合投资。 但商业上存在重大问题，主要包括：①从微观经济学角度看，供需可以在市场上自由交易，当价格由供需双方共同决定时，市场交易的总收入为最大的。 如果不平等对待供需双方，就无法创造一个运转良好的市场。 目前规划设计只让能源供应商无限满足用户计划外的需求，势必导致装机容量大、运行效率低、用户用能失控，造成资源浪费。 ②供能设计和用户建筑设计是两个单元，无法实现供能资源和节能资源的优化组合，难以实现冷、热、电的整体优化配置。 ③当燃气轮机或内燃机作为动力装置不能满足最大冷热负荷时，通常采用调峰锅炉来满足需求，造成能源浪费。

[发明内容]

[0007]本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种天然气分布式能源设计负荷计算方法。 该方法可以有效解决能源供应与能源消耗的矛盾、能源供应与节能的矛盾以及因设计负荷大而造成的安装方案与负荷不匹配等问题。 根据该方法设计的分布式供能系统既供能又节能。 从能源消耗的角度来看，可以达到最优的经济效益。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：天然气分布式能源设计负荷计算方法的特点是：步骤如下：获取不同类型的建筑物、不同功能的用户、不同类型的企业。区域、建筑或工业园区用能单位的属性； 计算不同用能单位的年能量损失曲线； 根据不同用户类型和年能量损失曲线，结合用户需求，利用需求侧响应理论计算用户负荷延迟曲线； 将延迟曲线与年能量损失曲线相加，得到用户年负荷分布，并以峰值负荷作为分布式能源站安装的设计负荷。

[0009] 作为优选，本发明的方法包括以下步骤:

[0010] (1)收集区域内企业的相关图纸或小时用能负荷鸿业负荷计算，对各建筑物的能源用户进行分类，根据不同建筑物划分使用频率和使用时间，对企业用户的能源消耗进行分类。 划分生产周期；

[0011] (2)对于建筑荷载，根据输入的不同功能建筑围护结构、室内外温差、不同功能建筑的室内空间容量参数以及该建筑的使用情况，计算不同的用户能量损失曲线( 1）用频率除以使用时间，计算出年能量损失曲线；

[0012] (3)根据需求侧响应计算用户负荷延迟曲线。 根据不同建筑类型的功能用户和企业用户，在考虑主动调峰和调峰填谷需求侧响应后，计算满足用户负荷需求的情况。 延迟曲线；

[0013] (4)将用户负荷延迟曲线与考虑需求侧响应后的年度能量损失曲线相加，得到全年用户负荷分布，并以峰值负荷作为分布式能源站安装的设计负荷。

[0014] 优选地，本发明的步骤（1)中，各建筑物的能源用户类别包括办公室、休息室、接待室、会议室、健身室、商店、卫生间和走廊。

[0015] 优选地，本发明的步骤（1)中，企业用户的生产时段类别包括日常生产时段、繁忙时段生产时段和空闲时段生产时段。

作为优选，本发明步骤(2)中，年能量损失曲线的计算公式如下：

[0017]ELt=EL1^EL2t-Qi

[0018] 式中，ELt为t时刻的能量损失量，单位为W/m2;

[0019] ELlt为t时刻单位建筑面积围护结构损失的能量，单位为W/m2 ;

[0020] EL2t为t时刻单位建筑面积空气穿透损失的能量，单位为W/m2 ；

[0021] Qi为建筑物内部单位建筑面积包括烹饪、照明、家电和人体的散热量，单位为W/

米2o

[0019] 作为优选，本发明的EL的计算公式如下：

【权利要求】

1、一种天然气分布式能源设计负荷计算方法，其特征在于，步骤如下： 获取区域、建筑或工业园区内不同类型建筑、不同功能用户、不同类型企业的能源单位属性； 计算出不同能耗机组的年能耗曲线； 根据不同用户类型和年能量损失曲线，结合用户需求，利用需求侧响应理论计算用户负荷延迟曲线； 将用户负荷延迟曲线和年能量损失曲线相加，得到用户的年负荷分布，并以峰值负荷作为分布式能源站装置的设计负荷。

2.根据权利要求1所述的天然气分布式能源设计负荷计算方法，其特征在于：该方法具体包括以下步骤： (1)收集区域内所有建筑物的相关图纸或每小时的能源负荷，并计算能耗每个企业的。 对建筑能源用户进行分类，根据不同建筑划分其使用频率和使用时间，对企业用户的生产时段进行分类； （2）对于建筑荷载，根据不同的输入功能，计算不同用户的能量损失曲线 根据不同功能建筑物的围护结构、室内外温差、室内空间容量参数计算年能量损失曲线，以及步骤(1)中建筑物的使用频率和使用时间； （3）根据用户负荷延时曲线计算需求侧响应，根据不同建筑类型的功能用户和企业用户，在考虑主动调峰和调峰填谷的需求侧响应后，计算延时满足用户负载需求的曲线。 （4）需求侧将考虑响应后的用户负荷延时曲线与年能量损失曲线相加，得到全年的用户负荷分布，并以峰值负荷作为分布式能源站的设计负荷安装。

3.根据权利要求2所述的天然气分布式能源设计负荷计算方法，其特征在于：所述步骤（1）中，各建筑物的能源用户类别包括办公室、休息室、接待室、会议室、运动室、商店、厕所和走廊。

4.根据权利要求2所述的天然气分布式能源设计负荷计算方法，其特征在于：所述步骤（1）中，企业用户的生产时段类别包括日常生产时段、繁忙时段生产时段和空闲时段生产时段。 时间段。

5.根据权利要求2所述的天然气分布式能源设计负荷计算方法，其特征在于：所述步骤（2）中，年能量损失曲线的计算公式如下：

ELt = EL1^EL2t-Qi 式中，ELt为第t时刻的能量损失，单位为W/m2； ELlt为第t时刻通过围护结构的单位建筑面积能量损失，单位为W/m2； EL2t为第t时刻的能量损失，单位为W/m2； t时刻单位建筑面积空气穿透损失的能量，单位为W/m2； Qi是建筑物内部单位建筑面积的散热量，包括烹饪、照明、家电和人体等，单位为W/m2。

6.根据权利要求5所述的天然气分布式能源设计负荷计算方法，其特征在于：ELlt的计算公式如下：

式中，τ。 为C时刻室内外平均温差； A0为建筑面积（​​m2），按各层外墙外包层围成的平面面积之和计算； ε i 为围护结构传热系数的修正系数，针对屋顶和外墙计算。 数值针对墙壁、外窗和外门的不同部分、形式和方向而取； Kffli为围护结构的平均传热系数，根据图纸选择不同结构方式的传热系数； Fi是围护结构的面积（m2）。

7、根据权利要求5所述的天然气分布式能源设计负荷计算方法，其特征在于：EL2t的计算公式如下：

TeCe_ EL?.=- -kΛ 式中，Cp为空气比热容，单位为Wh/(kg.k)； P为空气密度，取室外温度下的值； N为通气次数； V 为通气量。

[文件号码]/

[发表日期] 2014年11月26日 申请日期：2014年8月13日 优先权日：2014年8月13日

【发明人】刘庆超、范伟、钟天宇、马军申请人：华电电力科学研究院