一种天然气分布式能源设计负荷计算方法
【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。本发明的特点在于：步骤如下：获取区域、楼宇或产业园内不同类型建筑、不同功能用户和不同类型企业的用能单元属性；计算出不同用能单元的全年能量损失曲线；根据不同用户类型和全年能量损失曲线，结合用户要求，利用需求侧响应理论计算出用户负荷延时曲线；将用户负荷延时曲线与全年能量损失曲线相加，得到用户全年负荷分布情况，将峰值负荷做为分布式能源站装机的设计负荷。本发明可以有效解决供能与用能矛盾，供能与节能矛盾，以及设计负荷较大造成的装机方案与负荷不匹配等问题，根据本方法设计出的分布式供能系统无论从供能还是从用能角度均能够达到经济性最优。
【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供能系统设计方法，尤其是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、电三联供等方式实现能源梯级利用，并在负荷中心就近实现能源供应的现代新型能源供应方式。根据系统规模可分为区域型分布式能源、楼宇型分布式能源和产业型分布式能源。
[0003]区域型分布式能源一般建设在新城区、开发区、小城镇、大学城等建筑面积较大、用户类型多、负荷需求大的区域，机组装机规模相对较大。系统设计思路:首先利用负荷计算软件(PKPM、鸿业等)计算不同建筑的全年冷、热负荷延时曲线，再把多栋建筑负荷进行叠加作为整个区域的全年冷热负荷延时曲线，进而优选设备进行装机方案比选，选取技术经济性最优方案作为整个区域供能系统。
[0004]楼宇型分布式能源一般建设在没有条件建设大型分布式能源的地方，可以是单栋楼宇、建筑群如医院、酒店、商厦等，其特点是冷、热、电需求在一段时间内较为单一，运行时间规律单一。系统设计思路与区域分布式能源基本一致。
[0005]产业型分布式能源一般应用在石化、冶金、食品、建材、造纸、医药等行业为主的工业园区，其特点是电、热、汽需求比例稳定、较为规律且规模大。系统设计思路:首先调查和核实各个工业企业现状、近期和远期规划负荷数据，再根据各个工业企业用能时间，对整个供能区域负荷进行叠加分析，计算出最大负荷、平均负荷和最小负荷；根据负荷特点选取不同主机进行方案优化，通常需要配备一定容量的调峰设备，以保证在最大负荷下，各个企业能够正常生产。
[0006]传统分布式能源规划设计均是以满足用户需求为前提而进行的方案设计，能够满足所有峰值负荷下用户正常的使用，虽然对于用户来说具有较为可靠的能源供应保障，但是对于投资商却存在较大问题，主要包括:①从微观经济学角度分析，供应与需求可以在市场中自由交易，价格由供需两侧共同决定时，市场交易中的总收益才是最大的，若不能将供应与需求方平等对待，将不能营造良性运行的市场。目前规划与设计仅是供能方无限满足用户的无规划需求，必将造成装机规模偏大、低效率运行及用户无节制用能而造成资源浪费。②供能设计与用户建筑设计为两个单位，无法实现供能资源与节能资源最优组合，较难达到冷、热、电整体最优配置。③以燃气轮机或内燃机为动力单元无法满足最大冷、热负荷时，通常配以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中存在的上述不足，而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供能与用能矛盾，供能与节能矛盾，以及设计负荷较大造成的装机方案与负荷不匹配等问题，根据本方法设计出的分布式供能系统无论从供能还是从用能角度均能够达到经济性最优。
[0008]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该天然气分布式能源设计负荷计算方法的特点在于:步骤如下:获取区域、楼宇或产业园内不同类型建筑、不同功能用户和不同类型企业的用能单元属性；计算出不同用能单元的全年能量损失曲线；根据不同用户类型和全年能量损失曲线，结合用户要求，利用需求侧响应理论计算出用户负荷延时曲线；将用户负荷延时曲线与全年能量损失曲线相加，得到用户全年负荷分布情况，将峰值负荷做为分布式能源站装机的设计负荷。
[0009]作为优选，本发明的方法包括如下步骤:
[0010](I)搜集区域内所有建筑的相关图纸或企业逐时用能负荷，对各建筑用能用户进行分类，根据不同建筑，对其使用频率和使用时间进行划分，并对企业用户的生产时段进行分类；
[0011](2)对于建筑负荷，计算不同用户能量损失曲线，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，以及步骤(1)中对建筑的使用频率和使用时间划分计算出全年能量损失曲线；
[0012](3)计算基于需求侧响应的用户负荷延时曲线，根据不同建筑类型的功能用户及企业用户，考虑主动调峰和削峰填谷需求侧响应后，计算满足用户负荷需求情况下的延时曲线；
[0013](4)将考虑需求侧响应后的用户负荷延时曲线与全年能量损失曲线相加，得到用户全年负荷分布情况，将峰值负荷做为分布式能源站装机的设计负荷。
[0014]作为优选，本发明所述步骤⑴中，各建筑用能用户的类别包括办公室、休息室、接待室、会议室、运动室、商铺、厕所和走廊。
[0015]作为优选，本发明所述步骤(1)中，企业用户的生产时段的类别包括日常生产时段、忙时生产时段和闲时生产时段。
[0016]作为优选，本发明所述步骤(2)中，计算全年能量损失曲线的公式如下:
[0017]ELt = EL1^EL2t-Qi
[0018]式中，ELt为第t时刻能量损失量，单位为W/m2 ；
[0019]ELlt为第t时刻单位建筑面积通过围护结构损失的能量，单位为W/m2 ；
[0020]EL2t为第t时刻单位建筑面积的空气渗透损失的能量，单位为W/m2 ；
[0021]Qi为单位建筑面积的建筑物内部包括炊事、照明、家电和人体散热量，单位为W/
m2o
[0022]作为优选，本发明所述ELlt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、楼宇或产业园内不同类型建筑、不同功能用户和不同类型企业的用能单元属性；计算出不同用能单元的全年能量损失曲线；根据不同用户类型和全年能量损失曲线，结合用户要求，利用需求侧响应理论计算出用户负荷延时曲线；将用户负荷延时曲线与全年能量损失曲线相加，得到用户全年负荷分布情况，将峰值负荷做为分布式能源站装机的设计负荷。
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:该方法具体包括如下步骤: (1)搜集区域内所有建筑的相关图纸或企业逐时用能负荷，对各建筑用能用户进行分类，根据不同建筑，对其使用频率和使用时间进行划分，并对企业用户的生产时段进行分类； (2)对于建筑负荷，计算不同用户能量损失曲线，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，以及步骤(1)中对建筑的使用频率和使用时间划分计算出全年能量损失曲线； (3)计算基于需求侧响应的用户负荷延时曲线，根据不同建筑类型的功能用户及企业用户，考虑主动调峰和削峰填谷需求侧响应后，计算满足用户负荷需求情况下的延时曲线.(4)将考虑需求侧响应后的用户负荷延时曲线与全年能量损失曲线相加，得到用户全年负荷分布情况，将峰值负荷做为分布式能源站装机的设计负荷。
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(I)中，各建筑用能用户的类别包括办公室、休息室、接待室、会议室、运动室、商铺、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(I)中，企业用户的生产时段的类别包括日常生产时段、忙时生产时段和闲时生产时段。
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，计算全年能量损失曲线的公式如下:
ELt = EL1^EL2t-Qi 式中，ELt为第t时刻能量损失量，单位为W/m2 ； ELlt为第t时刻单位建筑面积通过围护结构损失的能量，单位为W/m2 ； EL2t为第t时刻单位建筑面积的空气渗透损失的能量，单位为W/m2 ； Qi为单位建筑面积的建筑物内部包括炊事、照明、家电和人体散热量，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:所述ELlt的计算公式如下:
式中，τ。为第C时刻室内外平均温差； A0为建筑面积(m2)，按各层外墙外包线围成的平面面积的总和计算； ε i为围护结构传热系数的修正系数，对屋顶、外墙、外窗和外门的不同部位、不同形式及不同方位进行取值； Kffli为围护结构的平均传热系数，根据图纸选取不同结构做法的传热系数； Fi为围护结构的面积(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:所述EL2t的计算公式如下:
TeCe_ EL?.=- -kΛ 式中，Cp为空气比热容，单位为W.h/(kg.k)； P为空气密度，取室外温度时的值； N为换气次数； V为换气体积。
【文档编号】G06F19/00GK104166799SQ201410398287
【公开日】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
【发明者】刘庆超, 范炜, 钟天宇, 马军 申请人:华电电力科学研究院