天然气分布式能源站运行时段的热经济性指标分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种天然气分布式能源站运行时段的热经济性指标分析方法。
【背景技术】
[0002] 为了提高天然气分布式能源机组运行的经济性水平，在项目前期设计阶段就要对 机组的热力系统经济性进行分析，优选出与冷热负荷变化特性匹配的最佳系统设计方案， 而热经济性参数则是进行热经济性分析的主要依据。因此，能否准确地分析计算热经济性 指标参数对于项目设计阶段系统设计、机组选型具有重要影响。
[0003]目前，国内天然气分布式能源站热经济性指标的计算尚未形成系统完整的分析计 算方法，套用的是"热电联产"思路，设计的能源站负荷单纯覆盖用户的需求范围，不能兼顾 机组运行效率、能源利用率，以至于建成机组投产后的实际运行规模偏大，长期在低负荷运 行，造成机组运行效率低下、能源利用率低下的严重后果，难以体现分布式能源系统的优越 性。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于提供一种天然气分布式能源站运行时段的热经济 性指标分析方法，以解决现有技术存在的不足。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0006] -种天然气分布式能源站运行时段的热经济性指标分析方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一，收集相应工程所在地具体年份中每年12个月的典型日气象资料，并确定 所述典型日的气象参数；
[0008] 步骤二，确定天然气分布式能源站机组全年每个月典型日典型时的冷热负荷，并 确定天然气的物性参数；
[0009] 步骤三，根据机组的运行时段所对应的气象参数计算机组在各种气象条件下的出 力和效率；
[0010] 步骤四，根据机组变负荷运行的负荷率与效率的关系，计算出典型日典型时机组 变负荷运行时段的总出力和总燃料消耗量；
[0011] 步骤五，根据机组运行模式计算全年的总燃料消耗量和总发电量；
[0012] 步骤六，计算出天然气分布式能源站全年热经济性指标和热电分摊指标。
[0013] 所述步骤二中冷热负荷的计算过程为：根据步骤一中确定的典型日气象参数对 建筑物空调系统进行全年能耗分析，计算逐时空调负荷；根据采暖设计规范和全年365天 8760小时的逐时气象数据，对全年365天共计365个设计日分别进行24小时负荷计算。
[0014] 所述步骤二中天然气的物性参数计算过程为：计算理想气体摩尔发热量；根据理 想气体摩尔发热量和相应混合物的摩尔质量，计算出混合物的理想质量发热量；根据理想 气体的摩尔发热量和计量参比条件，计算理想气体体积发热量。
[0015] 所述步骤三中计算机组在各种气象条件下的出力和效率包括计算特定时间段单 台燃机燃料的单位时间内质量消耗量或者单位时间内体积消耗量，计算特定时间段全厂燃 机燃料的单位时间内质量消耗量或者单位时间内体积消耗量，计算单位时间输入单台燃机 的热量，计算单台燃机压气机功耗，计算单台汽机供热量。
[0016] 所述步骤四中计算出典型日典型时机组变负荷运行时段的总出力和总燃料消耗 量包括计算特定时段全厂总供热量，计算特定时段全厂发电量，计算特定时段发电燃料成 本比，计算特定时段供热燃料成本比，计算特定时段全厂单位时间燃料质量消耗量，计算特 定时段全厂单位时间燃料体积消耗量，计算特定时段全厂单位时间发电体积消耗量，计算 时段全厂单位时间供热体积消耗量，计算特定时段全厂总燃料质量消耗量，计算特定时段 全厂总燃料体积消耗量，计算特定时段全厂总发电燃料体积消耗量，计算特定时段全厂总 供热燃料体积消耗量，计算特定时段发电气耗率，计算特定时段供热气耗率。
[0017] 所述步骤五中计算全年的总燃料消耗量和总发电量包括计算年平均发电燃料成 本比，计算年平均供热燃料成本比，计算全厂年发电量，计算全厂年发电利用小时数，计算 年供热量，计算发电厂用电率，计算年供电量，计算年耗气量。
[0018] 所述步骤六中计算天然气分布式能源站全年热经济性指标和热电分摊指标包括 计算年发电耗气量，计算年供热耗气量，计算年平均发电气耗率，计算年平均供热汽耗率， 计算年平均发电标煤耗，计算年平均供电标煤耗，计算年平均供热标煤耗，计算发电热效 率，计算全厂热效率，计算全厂热电比，计算年设备利用小时数。
[0019] 本发明的有益效果：
[0020] 本发明是一套系统化的分布式能源站热经济性的分析计算方法，以"能源利用最 大化"为最终目标，相比传统的分布式能源设计思路，主要的优点在于使设计机组的热电冷 负荷与用户需求特性最佳匹配，充分体现"用户需求至上"的特点，可达到较高的能源利用 率。本发明主要应用于分布式能源项目设计阶段，可在项目前期对机组建成后的运行情况 作出准确的预测，对分布式能源系统方案的设计优化具有重要的指导意义。
[0021] 本发明结合天然气分布式能源项目所在地的温度、湿度、气压等气象参数以及冷 热电负荷情况，在项目前期设计阶段对天然气分布式能源站在任意时间段或者全年的热经 济性指标进行计算，对不同的机组匹配方案的热效率、发电量、发电利用小时数、耗气量等 指标进行全面计算和评估，能够用于优选出与冷热电负荷变化特性匹配的最佳系统设计方 案，为项目投资提供决策依据。
【具体实施方式】
[0022] 下面通过【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0023] 本实施例的一种天然气分布式能源站运行时段的热经济性指标分析方法，包括以 下步骤：
[0024] 步骤一，收集相应工程所在地具体年份中每年12个月的典型日气象资料，并确定 所述典型日的气温、湿度、气压等气象参数。
[0025] 步骤二，确定天然气分布式能源站机组全年每个月典型日典型时的冷热负荷，并 确定天然气的物性参数。
[0026] (1)冷热负荷的计算
[0027] 根据步骤一收集到的气象资料，采用现有的HDY-SMAD系列空调负荷计算及分析 软件对建筑物空调系统进行全年能耗分析，计算逐时空调负荷。根据最新的采暖设计规范 提供的算法，和全年365天8760小时的逐时气象数据对全年365天共计365个设计日分别 进行24小时负荷计算。
[0028] (2)天然气物性的计算
[0029]天然气物性根据燃烧参比条件（tpPl)和计量参比条件（t2,p2)，以及各摩尔组分 进行计算，需要检查各成分的摩尔分数是否符合要求，如果已知的天然气组分为体积分数， 需要转换到摩尔分数，其转换公式为：
[0030]
[0031] 式中：Xj--组分j的摩尔分数；
[0032]Ψ?--组分j的体积分数；
[0033]Ζ,α2，ρ2)-一组分j在天然气计量参比条件（t2,ρ2)下的压缩因子。
[0034]Α、根据如下公式计算理想气体摩尔发热量（高位或低位），压力pfρ2 = 101. 325kP。
[0035]
[0036] 其中丑丨为组分j的摩尔发热量。
[0037]B、根据理想气体摩尔发热量和相应混合物的摩尔质量，可以计算出混合物的理想 质量发热量（高位或低位），其计算公式如下：
[0038]
[0039] 其中％为组分j的摩尔质量。
[0040] 根据上式可以分别计算出t1= 25°C，20°C，15°C及0°C时的理想气体质量发热量 (该值与燃烧参比压力Pl无关），真实气体质量发热量与相应理想气体质量发热量在数值 上也被看作是相等的。
[0041]C、根据理想气体的摩尔发热量和计量参比条件（t2，