[發明專利]一種結合工業余熱的含儲能裝置的分布式能源站區域供能方法

在審

• 申請號: 202010043303.7
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111219909A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 高為;周宇昊;張海珍;王世朋;阮慧鋒;鄭夢超
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司
• 主分類號: F25B27/02
• 分類號: F25B27/02
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

本發明公開了一種結合工業余熱的含儲能裝置的分布式能源站區域供能方法，系統包括分布式能源站、儲熱/冷罐、分輸罐和控制設備；分布式能源站與儲熱/冷罐相連，儲熱/冷罐與分輸罐相連，分輸罐與各熱/冷用能用戶相連；儲熱/冷罐與工業余熱輸出端相連，控制設備與分布式能源站相連；整個系統優先利用工業余熱，多余的能量儲存在儲熱/冷罐內，使廢熱達到最大化利用。分輸罐與管網布局運用GEOsteiner方法優化，確定分輸罐的位置并使管網更合理、經濟。整個系統由分布式能源站內的中央控制系統進行智能化操作控制，使整個系統形成可持續能源供給。供熱/冷管網的進一步優化，布局更加合理，能耗進一步下降，提高了能源的綜合利用率。

技術領域

本發明涉及一種結合工業余熱的含儲能裝置的分布式能源站區域供能方法，并運用GEOsteiner算法使得系統管道連接最佳，從而充分達到節能降耗的目的。

背景技術

目前在工業生產中，約1/3的能源在工業領域被使用，工業生產受基本化學原理的支配，能源的熱利用率普遍不高，盡管不斷引入節能措施，大量余熱在生產過程中仍以氣、液、固形式排放造成散失。特別對于石油煉焦、無機化工、非金屬制造、黑色金屬冶煉、有色金屬冶煉等五大高耗能的制造業工業部門，這些工業部門的能源消耗占工業總能耗的2/3，五大類高耗能工業部門排放的余熱空間集中度高，余熱品位相對較高，回收潛力巨大。與此同時，我國北方霧霾發生頻率明顯增加，而工業排放以及冬季化石能源燃燒采暖方式是北方地區霧霾形成與發生的重要原因。

而隨著城鎮規模的日益擴大、人民生活水平的不斷提高，供暖面積以年均約10%的增速飛速增長，供暖需求的―火箭式‖增長，導致我國北方地區供暖熱源緊缺的局面，許多城市在供暖能力方面存在較大缺口。據報道，諸多北方城市（如北京、河北石家莊、內蒙古赤峰、山西晉城等）的供暖能力已經達到或者接近滿負荷，集中供暖熱源緊缺矛盾日趨激烈。新建大型集中供暖熱源項目投資高、建設周期長，且往往受到環境容量等因素的制約而難以開展；發展小型燃煤熱源，則會嚴重污染大氣；發展燃氣熱源、電熱源，綜合成本高，且受到氣、電供給的制約。因此集中供暖的熱源建設問題成為北方很多城市十分糾結的“心病”。

當前集中供暖系統與工業生產系統中的突出問題與迫切需求，而集中供暖缺熱的實質是缺少低品位熱源以及高、低品位熱量的合理匹配；工業生產過程熱利用率低下是由于低品位熱量比例高、難以被工業部門自身利用，從熱量的“質”與“量”的角度對城鎮集中供暖是低品位工業余熱應用的適宜場合。

而將分布式能源站與工業余熱結合起來，既用到了低溫余熱，又進一步加強了能源互聯，使能源技術、能源管理、能源供應向著更加多元化、清潔化、高效化的方向發展，使能源的利用靈活而高效。若對此區域內進行更好的供能管網的規劃等，則可使成本進一步降低、熱損失減少，從而提高項目的盈利能力。而目前，在管網鋪設中，很少考慮管網鋪設的路徑是否真的合理、是否真的經濟，缺少理論計算。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種設計合理的結合了工業余熱的含儲能裝置的分布式能源站區域供能方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種結合工業余熱的含儲能裝置的分布式能源站區域供能方法，其特征是，系統包括分布式能源站、儲熱/冷罐、分輸罐和控制設備，其中，分布式能源站與儲熱/冷罐相連，儲熱/冷罐與分輸罐相連，分輸罐與各熱/冷用能用戶相連；儲熱/冷罐與工業余熱輸出端相連，控制設備與分布式能源站相連；

供能方法采用如下步驟：

S1. 因各熱/冷用能用戶的位置已經確定，故將儲熱/冷罐的位置確定，從而使得管路路徑最短、投資最小、熱能損失最少；在眾多管道連接中，運用GEOsteiner算法，得出最小歐型斯坦納樹（Euclidean minimum Steiner tree ，簡寫為EMST）的定點的集合V^EMST、邊的集合E^EMST和對應的權值的集合We^EMST；