智慧供热系统工程9787122456359

第1章　绪论001

1.1　我国供热行业发展现状 002

1.2　清洁低碳供热和综合能源系统 004

1.2.1　智慧供热的定义 009

1.2.2　智慧供热总体技术路线 013

1.2.3　智慧供热总体技术架构 021

1.3　总结 026

参考文献 026

第2章　供热系统一级网“源网”协同调控技术029

2.1　供热一级网调控技术概况 030

2.2　智慧供热系统一级网及其关键设备建模方法 031

2.2.1　基于图论的供热网络建模方法 031

2.2.2　燃气锅炉单元建模 036

2.2.3　热电联产机组建模 038

2.2.4　供热系统储热模型 041

2.3　智慧供热系统“源-网-荷”协同多目标运行 045

2.3.1　智慧供热系统多目标优化指标体系构建 045

2.3.2　智慧供热系统多目标优化指标权重确定 046

2.3.3　供热系统“源-网-荷”协同多目标实时优化模型 051

2.4　大型智慧供热系统一级网调控技术 056

2.4.1　大型智慧供热系统一级网优化调度总体框架 056

2.4.2　大型智慧供热系统一级网运行结构 058

2.4.3　大型智慧供热系统一级网调度寻优方法 060

2.5　总结 072

参考文献 072

第3章　供热系统二级网按需精准调控技术074

3.1　二级网调控技术概况 075

3.2　二级网流量优化调节 076

3.2.1　流量优化理论基础 076

3.2.2　变频水泵调节特点 077

3.2.3　流量优化调控策略 078

3.2.4　热计量技术与按需供热 078

3.3　基于数据的二级网负荷预测和预测性调控 084

3.3.1　机器学习理论及常见算法原理 085

3.3.2　基于机器学习的供热系统预测建模流程 092

3.3.3　模型评价指标 096

3.3.4　热负荷预测方法 097

3.3.5　二级网温度延迟辨识及预测 099

3.3.6　热力站预测性调控建模研究 108

3.4　常见二级网按需精准调控技术 116

3.4.1　二级网调控技术要点 116

3.4.2　分布式变频泵技术 119

3.4.3　楼宇换热站调控技术 121

3.4.4　二级网智慧感知与状态检测技术 123

3.5　总结 126

参考文献 127

第4章　灵活智慧供热技术128

4.1　灵活智慧供热背景 129

4.2　供热系统灵活性量化模型和分析方法 130

4.2.1　供热系统灵活性的构成 131

4.2.2　供热系统灵活性的分析方法 135

4.3　面向可再生能源接入的多能互补供热系统灵活优化调度 140

4.3.1　考虑运行经济性与灵活性的供热系统多目标优化调度方法 141

4.3.2　面向可再生能源接入的供热系统优化案例 146

4.4　总结 164

参考文献 165

第5章　面向太阳能消纳的供热系统粒度分析方法和优化规划166

5.1　国内外零碳供热系统现状 167

5.1.1　供热系统优化研究现状 167

5.1.2　含供热综合能源系统优化研究现状 170

5.2　基于互补结构配置的供热系统规划典型日动态选取方法 171

5.2.1　基于互补结构配置的典型日动态选取方法 172

5.2.2　基于互补结构配置动态选取典型日的两阶段优化规划流程 176

5.2.3　算例研究 178

5.3　供热系统粒度分析方法及二级网经济安全规划 187

5.3.1　供热系统粒度分析方法及综合效益评估 188

5.3.2　基于粒度分析的供热系统二级网规划分析方法 193

5.3.3　粒度视角的供热系统二级网经济安全规划案例 197

5.4　基于粒度的二级网太阳能消纳能力提升规划 206

5.4.1　太阳能消纳及储热容量配置优化 207

5.4.2　配置方案分析与评估 209

5.4.3　算例介绍 210

5.4.4　太阳能消纳分析 211

5.4.5　储热配置优化分析及技术经济性计算评估 213

5.5　总结 219

参考文献 220

第6章　工业园区蒸汽供热系统建模和运行优化224

6.1　基于Modelica 的蒸汽管网系统建模分析 226

6.1.1　工业蒸汽管网热工水力计算模型 227

6.1.2　基于Modelica 的动态特性建模仿真 237

6.1.3　基于Modelica 的蒸汽管道热工水力动态特性研究 250

6.1.4　基于Modelica 的蒸汽管网暖管与储能特性研究 258

6.2　基于需求响应的工业园区蒸汽供热系统优化运行技术 262

6.2.1　需求响应相关理论 263

6.2.2　热力系统需求响应分析 266

6.2.3　蒸汽供热系统需求响应技术方法 268

6.2.4　蒸汽供热系统用户构建及负荷特性分析 272

6.2.5　蒸汽供热系统多目标分时汽价优化模型 289

6.3　总结 301

参考文献 302

第7章　考虑供热系统特性的工业园区综合能源建模和优化调度303

7.1　多能流系统综合网络建模 304

7.1.1　流体网络热工水力动态模型 304

7.1.2　电能网络潮流计算模型 307

7.1.3　能量耦合转换设备模型 310

7.1.4　综合能源系统计算流程 311

7.2　流体网络动态输运解析模型与动态管存量化模型 312

7.2.1　流体网络动态输运过程及储能分析 312

7.2.2　流体网络动态输运解析模型 315

7.2.3　流体网络动态管存量化模型 322

7.3　工业园区综合能源系统优化调度 326

7.3.1　综合能源系统储能环节分析 326

7.3.2　综合能源系统优化调度总体技术路线 330

7.3.3　综合能源系统仿真模型构建 332

7.3.4　考虑管网储热的热负荷削峰填谷分析 344

7.3.5　考虑储热的综合能源系统日前运行优化调度 346

7.4　计及流体网络管存的工业综合能源系统优化调度方法 352

7.4.1　计及流体网络管存的工业综合能源系统优化调度模型 352

7.4.2　算例仿真分析 356

7.5　总结 371

参考文献 372

第8章　智慧供热系统工程实践案例373

8.1　上海化学工业区智慧蒸汽热网系统 374

8.1.1　案例背景 374

8.1.2　技术方案 374

8.1.3　实施效果和系统效益 375

8.1.4　小结 378

8.2　北京智慧城市供热系统运行调度优化 378

8.2.1　案例背景 378

8.2.2　技术方案 379

8.2.3　实施方式和预期效益 382

8.2.4　小结 384

8.3　杭州医药港小镇区域综合能源系统 385

8.3.1　案例背景 385

8.3.2　技术方案 385

8.3.3　预期效益 390

8.3.4　小结 390

8.4　大庆某小区楼宇智慧供热精细化管控 391

8.4.1　案例背景 391

8.4.2　技术方案 392

8.4.3　实施方式和预期效益 393

8.4.4　小结 394

8.5　雄安新区市民服务中心综合能源系统 395

8.5.1　案例背景 395

8.5.2　技术方案 396

8.5.3　实施方式和预期效益 398

8.5.4　小结 398

1.1我国供热行业发展现状

能源是支撑人类社会发展进步的重要动力，是国家实现现代化、人民生活水平实现高质量发展过程中不可或缺的资源。尤其在工业化快速发展的21世纪，能源消费量持续增加。2021年一次能源全球总消费量为595.15艾焦(1艾焦=10万亿焦=1X1013焦)，能源消耗产生的二氧化碳总排放量为338.84亿吨。进人新世纪以来，我国经济迅速发展，GDP总量已经稳居世界第二位，与此同时能源消耗量也逐步提高，其中一次能源消费量在全球总消费量中的占比达到了26.62%，能源消耗产生的二氧化碳排放量在全球总二氧化碳排放量中的占比达到了31.31%。我国已经成为全球一次能源消费和能源消耗产生二氧化碳排放的重要米源。

以化石能源为主体的能源消费结构为经济进一步增长带来了日趋严峻的“资源瓶颈”和“环境瓶颈”，这也成了制约经济进一步发展的关键因素[2]。化石能源消耗产生的大量二氧化碳对地球造成了一系列不友好的后果，导致了相当严重的环境问题，作为负责任的大国，中国政府极度重视能源行业的绿色健康和可持续发展。早在2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会一般性辩论上向世界发出实现碳中和的承诺，提出“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”[3]。接着在2021年9月22日，中共中央国务院发布了《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，提出了要强化能源消费强度和总量双控、大幅提升能源利用效率、严格控制化石能源消费和积极发展非化石能源的要求，从而加快构建清洁低碳安全高效能源体系;提出了大力发展节能低碳建筑和加快优化建筑用能结构的要求，从而提升城乡建设绿色低碳发展质量，最终确立了提升能源利用效率以及提高非化石能源消费占比的三个阶段目标。

……

1.钟崴教授是系统工程领域的知名教授。本书是其团队多年研究工作的总结。

2.在供热系统规划上，选用模型计算，可以实现灵活精准的调控。

3.详细介绍了智慧供热系统中常用的建模技术。