[發明專利]一種基于資源綜合利用的新型城鎮供能系統及其優化方法

在審

• 申請號: 201410130490.7
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103982299A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 汪慶桓;馮江華
• 申請（專利權）人: 北京恩耐特分布能源技術有限公司
• 主分類號: F02C6/00
• 分類號: F02C6/00;F02C6/18;F25B27/02;F25B29/00;G06Q10/04
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種基于資源綜合利用的新型城鎮一核三元素供能系統，其特征在于，包括:

一個元素是清潔能源分布式冷熱電三聯供系統，通過燃燒清潔能源發電及發電后余熱的梯級利用，提供工業蒸汽或空間的采暖或制冷；一個元素是耦合供能系統，由各種可再生資源與清潔能源相結合，實現在工藝流程、轉化設備、優化控制各層面的有機結合，形成的耦合供能系統；一個元素是總線系統，由工業余能利用、城市污水及垃圾處理資源化利用、及城鎮的大量中低溫熱源的匯集，通過城鎮統一的管網、泵站、換熱站等基礎設施輸送到用戶加以利用的供能系統；一個核心是能源管理中心，通過智能化信息網絡，對三元素之間形成空間上的交聯組合和時間上的優化調度運行。

2.根據權利要求1所述的基于資源綜合利用的新型城鎮一核三元素供能系統，其特征在于：所述清潔能源分布式冷熱電三聯供系統是各種清潔能源，包括天然氣和各種非常規天然氣清潔能源的高效利用，由各種類型的發電機組、余熱利用機組、負荷調峰設備組成的不同容量、不同工藝流程、適用于工業、商業、民用各種用戶的分布式供能系統；所述可再生能源及其耦合系統是由太陽能、風能、地熱能、生物質能、小水電等各種可再生能源與天然氣清潔能源構成的多能源互補和多技術交叉的耦合供能系統；所述的總線系統是指由工業余能、城市污水及垃圾資源化、及城鎮的大量自然界與生活生產活動的低溫熱源匯集在一起，通過城鎮統一的管網、泵站、換熱站等基礎設施輸送到用戶加以利用的供能系統；上述三個系統通過能源管理中心構成空間上交聯組合、在時間上優化調度的城鎮供能系統。

3.根據權利要求1所述的供能系統的優化方法，其特征在于，其方法為：采用能流網絡法，能流網絡由負荷層、轉化層、資源層三層構成了能源系統的物理模型和數據關聯；負荷層根據城鎮的冷、熱、電、工業蒸汽、生活熱水的需求，以負荷調研結果作為已知的輸入數據；資源層是根據城鎮的資源調研給出各種資源的儲藏量和可用量，作為能源系統設計的限制條件；中間的轉化層是從資源轉化成用戶負荷所應用的各種技術、工藝流程、和轉化設備；能流網絡三層之間的轉化過程遵循著能量守恒、質量守恒、過程損失、和設定的分配比例等氣動熱力學定律和優化準則，從而建立了三層之間的量化關系和數值求解的依據，通過編制的計算程序進行優化設計；求解過程從已知的負荷層開始，求解方向與實際的能流方向相反，自上而下，算出各種轉化設備的容量、各種資源的需求量、各種與資源相關的有害氣體排放量、系統投資和運行成本各種宏觀參數；所述負荷層、資源層、轉化層組成的三層結構中，每層中包含內容的數量與名稱，三層之間存在關聯關系均隨不同城鎮或區域的具體情況而改變。

4.根據權利要求3所述的供能系統的優化方法，其特征在于，所述優化方法的具體步驟如下：

(A)?項目下達和現場調研：包括調研城鎮的冷熱電負荷需求、資源稟賦、技術條件、財政狀況各的目前現狀及發展預測；

(B)設定城鎮發展量化目標：設定對應不同的技術發展和政策發展條件的三個等級的量化目標，即常規目標、超常目標和跨越目標；同時預測三個目標下相應的負荷需求，作為能源系統設計主要依據；

(C)核心模塊設計：該模塊以是方案實施步驟的中心環節，用能流網絡方法和計算機程序進行供能系統的優化方法，包括整體設計和各個元素模塊設計，得到供能系統整體和各個子系統的系統集成、運行模式、成本效益和節能減排效果；整體設計內容是根據城鎮自然條件、資源分布、產業布局和人口密度因素，因地制宜地在城鎮規劃面積內進行三種供能元素的空間布局，確定每種元素的數量和容量，求得總體的優化；在總體設計的基礎上進行每個元素的深化設計，包括該元素的工藝流程、系統集成、運行方式、成本和節能減排量，得到各個子系統的優化；綜合各模塊的設計結果將最終得到城鎮整體供能系統的能量平衡、各種資源的消耗、總成本和對環境的總影響，然后進入下一個檢驗模塊，檢驗是否達到預定目標。

5.?(D)目標檢驗并通過迭代計算達到預定目標：繼之，進行各項后續工作，包括城鎮所有能源站的布局優化、與外部公用供能網絡的接網設計，施工圖設計和形成設計文件。

6.根據權利要求4所述的供能系統和優化方法，其特征在于，分布式冷熱電三聯供系統中，通過燃燒清潔能源發電后的余熱進行的梯級利用，根據用戶負荷需求、發電機組類型、工藝流程、投資強度、節能減排目標的多種因素決定了多種多樣的系統配置和系統規模，包括區域型分布式能源和樓宇型分布式能源所有類型。