水蓄冷系统在供冷系统的运行策略研究 程超峰 ，冯云岗 ，李 芸 （１．上海电力设计院有限公司，上海２０００２５；２．国网上海市电力公司经济技术研究院，上海２００１２０） 摘要：分析水蓄冷系统的运营目标及其影响因素，提出含水蓄冷系统的多种类型供冷系统的运行策略，并根据运行策略制定世博 Ｂ片区央企总部能源中心项目的整体调度方案，用实际运行结果验证所提方法的正确性和有效性。 关键词：水蓄冷；供冷系统；运行策略；世博园区 中图分类号：ＴＵ８３１．６ ０引言 文献标识码：Ｂ ＤＯＩ：１０．１６６２１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌＯ０１—０５９９．２０１８．０１．５７ 终目标为：在保证系统安全运行的前提下，尽可能节省运行费 用。即：充分利用当地电网可提供的分时电能，尽可减少制 冷机组在电网高峰期投入，甚至不投入的削峰或避峰运行；充分 水蓄冷系统利用峰谷电价差，进行蓄冷释冷，是实现平衡 电网用电负荷，减少常规机组的装机容量和节约系统运行费 用的一种有效手段ｆＪ１。在我国，水蓄冷系统已广泛应用于执行 利用低谷电价蓄冷；合理调配系统逐时从蓄冷槽取冷量和制冷 机投入台数，力争冷机在较高效率下运行。 ２．２策略 为方便叙述，现将各指标编号如下： 峰谷电价地区的医院、宾馆、商场、办公楼、住宅小区、工 矿企业等空调系统和工艺用冷领域，并取得良好经济和社会 效益ｌ ２Ｉ。 目前，供冷系统工程中水蓄冷系统一般与多种供冷设 Ｑ广——全天各时段的冷负荷，ｋＷ，ｉ＝０，１…２４ ｐ 一水蓄冷系统的蓄冷总量，ｋＷ・ｈ 备，如溴化锂机组、电制冷机组，联合运行ｌ ３ｌ。由于各类设备的 稳定性及成本不同，机组的运行时段和运行次序的不同会影 ＰＬ厂一电制冷机组最大供冷功率，ｋＷ 广——一响到系统供能的安全性和经济性Ｉ ４＿。因此，制定合理的运行策 略至关重要。基于此，对水蓄冷系统在供冷系统的运行策略 进行研究。 溴化锂机组最大供冷功率，ｋＷ 水蓄冷系统最大供冷功率，ｋＷ 电制冷机组实际供冷功率，ｋＷ １ 水蓄冷系统组成和运行策略 水蓄冷系统的主要包括制冷机组、蓄冷水池（蓄冷罐）、板式 溴化锂机组实际供冷功率，ｋＷ 广一水蓄冷系统实际供冷功率，ｋＷ Ｃ 一峰值电价时段电制冷机组供冷成本，元／（ｋＷ・ｈ） 换热器、供冷水泵、蓄冷水泵、放冷水泵、冷却塔和冷却水泵。与 常规制冷系统相比，水蓄冷系统增加了蓄冷水池（蓄冷罐）、板式 ｃ 一平值电价时段电制冷机组供冷成本，元／（ｋＷ・ｈ） ｃＬ 一谷值电价时段电制冷机组供冷成本，元／ｋｗ 广一溴化锂机组供冷成本，元／（ｋＷ・ｈ） 厂一采用电制冷机蓄冷时水蓄冷系统供冷成本，元／ （ｋＷ・ｈ） 换热器、蓄冷水泵和放冷水泵等设备。 按照制冷机组和蓄冷装置运行先后顺序的不同，水蓄冷系 统运行可分为制冷机组优先和蓄冷装置优先２种策略。按水蓄 冷系统控制方式的不同，可分为比例控制策略和预测控制策略。 不同的运行策略能耗和运行费用不同。 ２多种类型蓄冷系统运行策略 ２．１运行目标 ｃ 厂采用溴机蓄冷时水蓄冷系统供冷成本，元，（ｋＷ・ｈ） 具体综合供冷系统的运行策略流程如下： （１）比较各设备的供冷成本，确定设备供冷选择的优先级以 及蓄冷方式的选择。 ［４］肖日增．数控车床加工任务驱动教程［Ｍ］．北京：清华大学出版社， ２０ｌＯ． 对于任何形式的部分负荷蓄冷系统，其运行策略拟定的最 ＣＡＤ／ＣＡＭ的创新机械设计与先进制造技术的应用与培训》 （２０１ ４Ａ０７Ｏ７１ ３００４）。 参考文献 ［１］罗永江，王伟，罗林瑶．在普通车床上加工内外配合锥面的方法研究 ［５］曾志新，吕明．机械制造技术基础［Ｍ］．武汉：武汉理工大学出版社， ２００１． ［Ｊ］．中国科技信息，２０１３（１６）：１１６． ［２］李万军，赵东标，牛敏．基于遗传算法的笔式加工刀具路径优化［Ｊ］． 机械科学与技术，２０１０（５）：６４６． ［３］广州数控设备有限公司．ＧＳＫ９８０ＴＤ车床ＣＮＣ使用手册（第三版） ［Ｚ］．２００６． ［６］朱淑萍．机械加工工艺及装备［Ｍ］．北京：机械工业出社，２００７． ［７］谢克明，李科．数控车床加工锥面和螺纹的几种技巧［Ｊ］．科技广场 ２００９（１０）：２２６—２２７． ［编辑吴建卿］ ．。． 叠 随越主 ．一薹 设备管理与维硌２０１８№ｌ（上）Ⅱ囫 由供冷成本计算结果可知，溴化锂机组的供冷成本最小，水 蓄冷次之，电制冷最大，采用溴化锂机组蓄冷比电制冷机组蓄冷 经济。因此，系统设备的供冷优先级顺序为：溴化锂机组＞水蓄 冷＞电制冷机组。 ３实例分析 ３．１项目实例介绍 （１）工程概况。选取世博Ｂ片区央企总部能源中心项目作 为分析对象，对象工程主要为Ｂ片区内各央企总部办公楼及附 属商业建筑供能，供能总面积为６４．７万ｍ。。 （２）冷负荷。能源中心全年供冷时段为３～１０月，其中夏季 设计日冷负荷的逐时变化范同较大，最大冷负荷约５６．８ ＭＷ， 最小冷负荷约１０＿３ Ｍｗ。 （３）供冷系统组成。溴化锂机组共２台，单台制冷量４２５６ ｋＷ。电制冷冷水机组共６台，单台制冷量６９８８ ｋＷ。４个蓄冷水 （２）选择蓄冷设备及时段。由于采用溴化锂机组蓄冷时比电 制冷机组蓄冷经济，因此宜采用溴化锂机组蓄冷。但是，如果项 目要求蓄水温度为５℃，而溴化锂机组制冷温度最低为６℃、 电制冷机制冷温度可达４℃，因此，单独采用溴化锂机组蓄冷 达不到指标要求，最经济的蓄冷方式是采用溴化锂机组和电制 冷机联合蓄冷。蓄冷时段选在电价低谷时段，电制冷最为经济， 而溴化锂机组成本和其他时段相比没有变化。 （３）确定调峰设备。对配置多种供冷设备的能源中心，调峰 设备的选取应根据各设备的运行成本、容量及供能功率来确定。 溴化锂机组的供冷成本最小，应作为提供基本负荷的设备，虽然 水蓄冷系统的供冷成本比电制冷机组小，但电制冷机组的容量 （可连续性）及供冷功率较水蓄冷系统都大出许多，此外，如采用 电制冷机组作为调峰，则机组５０％以下工况基本无法进行，因 此，就系统安全考虑，应将水蓄冷系统作为调峰设备。 （４）确认全天需要开启调峰设备的计算理论时段，并确定调 峰设备的初步功率分配量。具体做法为：将Ｑ 与尸 ，相比较， 如 ＞ ，＋ ，，则此时段应开启调峰设备，该时段即定义为调峰 设备开启的计算理论时段，简称“调峰理论时段”。该时段调峰设 备（蓄冷系统）的供冷功率初次定量为：ＰｘＬｓ＝－Ｑ 一（ Ｒ『）ｃ此步骤 是为了保证系统供冷的安全与可靠性。 （５）计算峰值电价时段（不包括调峰理论时段）内供冷设备 的容量分配。 分２种情况：①调峰理论时段内水蓄冷系统冷量已用 完。当水蓄冷系统的蓄冷总量ＱｘＬ在调峰理论时段内已全部 被分配完时，则峰值电价时段内（不包括调峰理论时段）应将 全部负荷由溴化锂机组承担，当 ，小于该时段的Ｑ 时，则其 它冷量由电制冷机组提供。②扣除调峰理论时段内的供应 量，水蓄冷系统冷量仍有余存。当水蓄冷系统的蓄冷总量Ｑ 在调峰理论时段内用不完时，则峰值电价时段内（不包括调 峰理论时段），则： Ｑ ≤Ｐｘｊ时， Ｑ ； ＰｘＪ＜Ｑ ≤ Ｐｘ Ｐ 时，Ｐｘ ＰＷ，ＰｘＬ Ｑ ＿Ｐｘｉ Ｑ＿＞Ｐｘ Ｐｕ时，Ｐ￣＝Ｐｘｊ，ＰｘＬｓ＝ＰｘＬ，ＰｘＬｊ＝ＱｆＰｘ 广ＰｘＬｓ 根据该时段内的冷负荷情况，按优先级依次开启溴化锂机 组，水蓄冷机组和电制冷机组。 （６）计算平值电价时段（不包括调峰理论时段及峰值电价时 段）内供冷设备的容量分配。同（５）类似，应判断调峰理论时段及 峰值电价时段内蓄冷系统的冷量用量，并判断是否有剩余。设备 的供冷量分配见（５）中的各项公式。 （７）检查蓄冷系统冷量是否有剩余。如果有剩余，则增大（４） 中的（蓄冷系统）的供冷功率初次定量Ｐｘ ，由第（４）步开始重复 计算，直至蓄冷系统冷量分配无剩余为止。 值得强调的是，以上只是供冷设备供冷量的理论计算分配，在确 定各设备开启优先级以及冷量分配时，还应考虑机组变工况下 的运行稳定性及效率问题。 圆设备管理与维修２０１８№１（上） 槽：２１７０ ｍ３＋４１００ ＩＴＩ ＋２Ｘ５００ ｍ ，最大蓄放冷总量３０７５７ ｋＷ・ ｈ；最大蓄放冷功率８７００ ｋＷ。 （４）地区电价。本工程位于上海地区，用电等级为１０ ｋＶ接 人，实行两部制分时电价，各季节用电电价参照最新电价规 定。 （５）各设备供冷成本的计算。本项目能源供应设备已经落 实，供冷成本仅为运营成本，投资成本在此不必考虑。通过计算 可知，蓄冷系统供冷成本介于溴化锂机组与电制冷机组之间。 （６）运行策略制定。根据２．２的运行策略，对世博Ｂ片区央 企总部能源中心的夏季设计日运行策略进行了拟定，通过运行 策略制定结果可以看出，所提运行策略能使单台原动机（与溴化 锂机组一配一方式组合）和制冷机组在额定负荷状态或接近额 定负荷状态下高效运行。同时，充分实现了电价低谷时段的需冷 量在电价高峰时段灵活调节使用，保证了整个供能系统的经济 性以及负荷调节的灵便性。 ４结论及建议 （１）提出了含水蓄冷系统的多种类型供冷设施的综合运行 策略，一方面可减少原动机的负荷波动性，保持其高效运行；另 一方面可充分利用峰谷电价差，保证系统运行经济性最优。 （２）通过对世博Ｂ片区央企总部能源中心项目运行策略的 分析可以看出，在已定方案的水蓄冷系统项目中，系统经济性的 好坏绝大程度上取决于运行策略的合理与否。运行策略的制定 应在保证系统供能安全的基础上，根据各类设备的运行成本的 高低设置各设备供能的优先级及冷量分配，并充分考虑变工况 下机组的运行稳定性及效率问题。 （３）由于系统的运行策略先于设备的实际运行情况，具有预 判性，因此，建议业主在系统的运行过程中能够详细的记录～整 年的各小时运行数据，为第二年运行策略的修正提供数据支撑， 使其逐步完善。 参考文献 ［１］刘鉴民．蓄冷空调与其它常用电网调峰方式调峰效益的比较研究 ［Ｊ］．电网技术，１９９７，２１（１２）：１５—１８． ［２］王峥，王建．水蓄冷空调系统设计及经济性分析［Ｊ］．华北电力大学 学报，２００７，３４（２）：１３０—１３３． ［３］张琼，董琳琳．空调蓄冷方案在需求侧管理中的成本效益分析［Ｊｌ＿ 南方电网技术，２００８，２（１）：６４—６６． ［４］丁庆，段绍辉，王执中，等．冰蓄冷空调在高峰谷负荷差地区应用的 经济性［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２０１４，２６（１）：７２—８０． ［编辑吴建卿］ 夔叠复楚
