一种基于换热网络的能耗分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于换热网络的能耗分析方法，包括以下步骤，步骤一，分析智能电网园区内所有的负荷，将负荷按照不同的形式分为变温设备和恒温设备；步骤二，计算变温设备的能耗；计算恒温设备的能耗；步骤三，根据不同的供能方式，将步骤二中获得的能耗转换成相应供能方式下的等量能耗；步骤四，以温度和等量能耗为坐标轴，绘制所有负荷的温焓图；步骤五，根据智能电网园区的实际情况，选择夹点；步骤六，根据夹点提出能耗优化方案。本发明专利技术将所有负荷分为变温设备和恒温设备，不仅仅局限与热能的考量，综合考虑各类能量的用能情况，相较与现有方法更加精确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于换热网络的能耗分析方法，属于电力系统

技术介绍
在智能电网园区的建设过程中，工业用户、公共机构、数据中心等不同类型的用户，存在照明负荷、电负荷、热负荷、机械负荷等各种不同形式的负荷类型。在能量消耗的同时，园区中也存在着风力、光能、水力、地热等各种不同形式的分布式能源。这些能源往往以分布式电源的形式，存在于智能园区当中。实际的研究表明，照明负荷、机械负荷、数据中心的负荷最终往往以热能的形式流失。而在另一方面，实际的生活中，往往存在热水、供暖等大量的热负荷；实际的生产中，如冶金、化工等行业，更是需要在一定的温度条件下，才能确保生产的顺利进行。根据热力学第二定律，不同形式的能耗有时是不能等量转化的。也就是说，不同形式的能量，其内在的价值是不同的。实现能源的梯级利用，充分利用不同形式的能量，发挥智能园区对能源的管控优势，是摆在智能电网园区建设者面前的一个突出问题。换热网络是七十年代提出的一种用于工业生产的能源优化算法。该算法在工业的能源优化利用过程中发挥了巨大的左右，对该算法的研究和改进也一直方兴未艾。现有很多基于换热网络的能耗分析方法，仅仅局限与热能的考量，没有结合智能电网园区的特点，综合考虑各类能量的用能情况，无法精确的实现能源的梯级利用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于换热网络的能耗分析方法，综合考虑各类能量的用能情况，精确的实现能源的梯级利用。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于换热网络的能耗分析方法，包括以下步骤，步骤一，分析智能电网园区内所有的负荷，将负荷按照不同的形式分为变温设备和恒温设备；所述变温设备是以流体为介质的设备，存在热交换过程；所述恒温设备是不以流体为介质的设备，不存在热交换过程；步骤二，计算变温设备的能耗；计算恒温设备的能耗；步骤三，根据不同的供能方式，将步骤二中获得的能耗转换成相应供能方式下的等量能耗；步骤四，以温度和等量能耗为坐标轴，绘制所有负荷的温焓图；步骤五，根据智能电网园区的实际情况，选择夹点；步骤六，根据夹点提出能耗优化方案。变温设备的能耗计算公式为，P1＝Cp(T终-T始)其中，P1为变温设备的能耗，T终是工艺流程中一环节的结束温度，T始是该环节的初始温度，Cp是该环节介质的比热容与流速的乘积，也就是每分钟该环节所消耗的能量。恒温设备的能耗计算公式为，其中，P2为恒温设备的能耗，Q终为量测结束时间的累计用能量，Q始为量测起始时间的用能量，t是时间长度。所述供能方式包括电力供能和煤炭供能；当采用电力供能时，能耗转换成等量能耗Q标＝C电·Q电其中Q标为能耗折合为标煤后的值，C电为耗电量转换为标煤的转换系数，Q电为耗电量；当采用煤炭供能，能耗转换成等量能耗Q标＝C煤·Q煤其中C煤为耗煤量转换为标煤的转换系数，该系数有煤炭品质确定，Q煤为耗煤量。所述温焓图中，温度为横坐标，等量能耗为纵坐标。选择夹点的过程为，A1)选择能耗最优的点为夹点；A2)若夹点在优化工艺上可行，则选择结束，否则转至A3；A3)选择能耗比当前选择的夹点次优的点为新的夹点；转至步骤A2。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术将所有负荷分为变温设备和恒温设备，不仅仅局限与热能的考量，综合考虑各类能量的用能情况，弥补了现有方法只局限于变温设备以及内能的不足，具有更广的适用性。附图说明图1为本专利技术流程图。图2为本专利技术实施例的智能电网园区负荷图。图3为实施例的温焓图。图4为优化后的温焓图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种基于换热网络的能耗分析方法，包括以下步骤：步骤一，分析智能电网园区内所有的负荷，将负荷按照不同的形式分为变温设备和恒温设备。上述变温设备是以流体为介质的设备，存在热交换过程；恒温设备是不以流体为介质的设备，不存在热交换过程；如照明负荷、机械负荷、冷热负荷或计算机等。步骤二，计算变温设备的能耗；计算恒温设备的能耗。变温设备的能耗计算公式为，P1＝Cp(T终-T始)其中，P1为变温设备的能耗，T终是工艺流程中一环节的结束温度，T始是该环节的初始温度，Cp是该环节介质的比热容与流速的乘积，也就是每分钟该环节所消耗的能量。恒温设备的能耗计算公式为，其中，P2为恒温设备的能耗，Q终为量测结束时间的累计用能量，Q始为量测起始时间的用能量，t是时间长度。步骤三，根据不同的供能方式，将步骤二中获得的能耗转换成相应供能方式下的等量能耗。上述供能方式包括电力供能和煤炭供能；当采用电力供能时，能耗转换成等量能耗当采用电力供能时，能耗转换成等量能耗Q标＝C电·Q电；当采用煤炭供能，能耗转换成等量能耗Q标＝C煤·Q煤；其中Q标为能耗折合为标煤后的值，C电为耗电量转换为标煤的转换系数，Q电为耗电量，C煤为耗煤量转换为标煤的转换系数，该系数有煤炭品质确定，Q煤为耗煤量。步骤四，以温度和等量能耗为坐标轴，绘制所有负荷的温焓图。这里的温焓图中，温度为横坐标，等量能耗为纵坐标。步骤五，根据智能电网园区的实际情况，选择夹点。选择夹点的过程为，A1)选择能耗最优的点为夹点；A2)若夹点在优化工艺上可行，则选择结束，否则转至A3；A3)选择能耗比当前选择的夹点次优的点为新的夹点；转至步骤A2。步骤六，根据夹点提出能耗优化方案。为了进一步说明本专利技术，举例如图2所示。图中，照明负荷、数据中心可视为恒温设备，空调负荷、供暖系统和热水系统可视为变温设备。能耗分析过程具体如下：1)采用测量工具测量照明负荷的温度T照明和数据中心的能耗的温度T数据中心；计算照明负荷的能耗P照明和数据中心的能耗P数据中心。2)测量空调负荷的出水口温度T空调出水口、入水口温度T空调入水口、排风口温度T空调排风口和入风口温度T空调入风口；计算空调负荷内水的能耗P空调水和空气的能耗P空调风；同理，测量供暖系统的供暖入口温度T供暖入和供暖出口温度T供暖出，计算供暖系统的能耗P供暖；测量热水系统的热水入口温度T热水入和热水出口温度T热水出，计算热水系统的能耗P热水。3)照明负荷、数据中心、空调负荷和供暖系统和热水系统采用的是太阳能和风力发电，也就是采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于换热网络的能耗分析方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，分析智能电网园区内所有的负荷，将负荷按照不同的形式分为变温设备和恒温设备；所述变温设备是以流体为介质的设备，存在热交换过程；所述恒温设备是不以流体为介质的设备，不存在热交换过程；步骤二，计算变温设备的能耗；计算恒温设备的能耗；步骤三，根据不同的供能方式，将步骤二中获得的能耗转换成相应供能方式下的等量能耗；步骤四，以温度和等量能耗为坐标轴，绘制所有负荷的温焓图；步骤五，根据智能电网园区的实际情况，选择夹点；步骤六，根据夹点提出能耗优化方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于换热网络的能耗分析方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，分析智能电网园区内所有的负荷，将负荷按照不同的形式分为变
温设备和恒温设备；所述变温设备是以流体为介质的设备，存在热交换过程；
所述恒温设备是不以流体为介质的设备，不存在热交换过程；
步骤二，计算变温设备的能耗；计算恒温设备的能耗；
步骤三，根据不同的供能方式，将步骤二中获得的能耗转换成相应供能方
式下的等量能耗；
步骤四，以温度和等量能耗为坐标轴，绘制所有负荷的温焓图；
步骤五，根据智能电网园区的实际情况，选择夹点；
步骤六，根据夹点提出能耗优化方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于换热网络的能耗分析方法，其特征在于：
变温设备的能耗计算公式为，
P1＝Cp(T终-T始)
其中，P1为变温设备的能耗，T终是工艺流程中一环节的结束温度，T始是
该环节的初始温度，Cp是该环节介质的比热容与流速的乘积，也就是每分钟该
环节所消耗的能量。
3.根据权利要求1所述的一种基于换热网络的能耗分析方法，其特征在于：

【专利技术属性】
技术研发人员：王冬，杨永标，黄莉，陈璐，林弘宇，王旭东，王金明，颜盛军，谢敏，
申请(专利权)人：国家电网公司，国电南瑞科技股份有限公司，国网天津市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32