原 峰

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司太古供熱分公司，山西 太原 030027)

0 引言

古交興能電廠至太原長(zhǎng)輸供熱工程據(jù)其距離遠(yuǎn)、高差大、工程難度大的特點(diǎn)，在全國(guó)乃至世界供熱史上都史無(wú)前例，為全國(guó)各地長(zhǎng)輸供暖項(xiàng)目實(shí)施開創(chuàng)了先河[1]。供熱能力在近期可實(shí)現(xiàn)5 000萬(wàn)m2供熱面積，遠(yuǎn)期可實(shí)現(xiàn)7 600萬(wàn)m2供熱面積，熱源興能電廠加熱能力為一期兩臺(tái)300 MW，二期兩臺(tái)600 MW，三期兩臺(tái)600 MW機(jī)組，設(shè)計(jì)供/回水溫度為130 ℃/30 ℃，單系統(tǒng)設(shè)計(jì)循環(huán)流量15 000 t/h，兩系統(tǒng)合計(jì)為30 000 t/h。此外，長(zhǎng)輸管線沿途設(shè)置多級(jí)加壓泵，整個(gè)采暖季全部投入運(yùn)行，為長(zhǎng)輸管線輸送熱量提供強(qiáng)有力保障。在熱網(wǎng)運(yùn)行過程中，輸送熱量的電耗成本在整個(gè)采暖季運(yùn)行成本中占比較大，接近于17%，如何在保證輸熱量的情況下降低電耗成為降低運(yùn)行成本的關(guān)鍵。

1 長(zhǎng)輸管線概況

太古工程為長(zhǎng)距離輸熱工程，工程敷設(shè)4根DN1 400，長(zhǎng)度為37.8 km的長(zhǎng)輸供熱管線，高差180 m。為克服距離遠(yuǎn)、高差大等因素，系統(tǒng)共設(shè)置6級(jí)循環(huán)泵實(shí)行分布式梯級(jí)加壓，分別為電廠內(nèi)加壓泵，1號(hào)泵站回水加壓泵，2號(hào)泵站供、回水加壓泵，3號(hào)泵站回水加壓泵，中繼能源站回水加壓泵。每套系統(tǒng)每級(jí)加壓泵均設(shè)置4臺(tái)(4用不備)，共計(jì)48臺(tái)。

各泵組基本參數(shù)見表1。

2 長(zhǎng)輸管線水泵電量計(jì)算

由于在長(zhǎng)輸管線末端中繼能源站的水泵耗電量包括一級(jí)網(wǎng)(低

海拔、高海拔及補(bǔ)水泵)的水泵運(yùn)行耗電量，為將電量統(tǒng)計(jì)更為準(zhǔn)確，特將中繼能源站在長(zhǎng)輸管線高溫網(wǎng)的水泵電量進(jìn)行計(jì)算，統(tǒng)計(jì)2017—2018采暖季每日能源站高溫網(wǎng)水泵運(yùn)行頻率，以及電流、電壓值，乘以水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，并將兩系統(tǒng)進(jìn)行合計(jì)，得到能源站高溫網(wǎng)水泵耗電量。具體計(jì)算過程如式(1)所示：

(1)

其中，U為水泵在各頻率下正常運(yùn)行的電壓值；I為水泵在各頻率下正常運(yùn)行的電流值；n為水泵臺(tái)數(shù)；cosφ=1。

根據(jù)運(yùn)行期數(shù)據(jù)，得到在2017—2018采暖季共計(jì)供暖160 d中繼能源站高溫網(wǎng)水泵耗電量為923萬(wàn)kWh。

將計(jì)算得到的結(jié)果與高溫網(wǎng)其余三座泵站供暖季耗電量3 393萬(wàn)kWh進(jìn)行合計(jì)，即得到長(zhǎng)輸管線全部耗電量為4 316萬(wàn)kWh，其中，古交興能電廠回水加壓泵耗電量不計(jì)人成本。

3 耗電輸熱比

長(zhǎng)輸管線的耗電輸熱比可通過式(2)[2]進(jìn)行計(jì)算：

(2)

其中，EHR為耗電輸熱比，實(shí)際運(yùn)行工況下輸送單位熱量的耗電量，無(wú)因次；∑ε為長(zhǎng)輸管線水泵耗電量總和；∑Q為長(zhǎng)輸管線輸熱量總和。

2017年—2018年采暖季累計(jì)供暖達(dá)160 d，供熱負(fù)荷為4 285萬(wàn)m2，共計(jì)輸配熱量為1 562萬(wàn)GJ，高溫網(wǎng)耗電合計(jì)為4 316萬(wàn)kWh，通過式(2)計(jì)算得到耗電輸熱比為2.76 kWh/GJ，即0.01。由于耗電輸熱比與長(zhǎng)輸管線的距離有關(guān)，上述耗電輸熱比除以長(zhǎng)輸管線距離4×37.8 km，得到單位長(zhǎng)度耗電輸熱比為0.018 kWh/(GJ·km)，即6.6×10-5km-1。

4 熱網(wǎng)平均電價(jià)與高溫網(wǎng)頻率、流量間關(guān)系

統(tǒng)計(jì)了本采暖季11月1日起至2月20日1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)泵站及中繼能源站每日峰平谷電量值，根據(jù)每日峰平谷電量以及峰平谷電價(jià)再加上每日基本費(fèi)得到每日總電價(jià)，用其除以電量得到每日平均電價(jià)，如式(3)所示：

平均電價(jià)=

(3)

其中計(jì)算過程有幾點(diǎn)說明如下：

1)峰、平、谷單價(jià)分別為0.691 3元/kWh，0.478 2元/kWh，0.280 1元/kWh。

2)1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)泵站及能源站基本費(fèi)每月分別按399 120元、979 200元、492 000元、994 320元進(jìn)行計(jì)算，每月按30 d計(jì)，可得到每天的基本費(fèi)。

根據(jù)計(jì)算的平均電價(jià)繪制出如圖1所示的每日平均電價(jià)變化趨勢(shì)?？梢钥闯鋈缦聨c(diǎn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果：

1)11月2日平均電價(jià)最高為0.725 3元，此時(shí)兩系統(tǒng)高溫網(wǎng)頻率均為30 Hz，流量為21 272 t/h。

2)1月31日平均電價(jià)最低為0.640 2元，此時(shí)兩系統(tǒng)高溫網(wǎng)頻率均為34 Hz，流量為23 582 t/h。

3)平均電價(jià)在0.64與0.67間出現(xiàn)的天數(shù)為20 d，頻率在32 Hz～34.5 Hz之間，流量在22 050 t/h～23 941 t/h之間。

4)在0.67與0.70出現(xiàn)天數(shù)最多為74 d。頻率在29 Hz～33.5 Hz之間，流量在19 995 t/h～23 218 t/h之間。

5)在0.70與0.73間出現(xiàn)天數(shù)為18 d，頻率在29 Hz～31 Hz之間，流量在20 027 t/h～21 521 t/h之間。

所以，本采暖季水泵運(yùn)行工況在29 Hz～34.5 Hz間，平均電價(jià)會(huì)隨著頻率、流量增大呈現(xiàn)減小趨勢(shì)。

5 頻率、平均單價(jià)與總電價(jià)之間的關(guān)系

利用附表中數(shù)據(jù)繪制出頻率與平均電價(jià)、總電價(jià)的關(guān)系曲線圖，如圖2所示。其中平均電價(jià)與總電價(jià)為相同頻率下計(jì)算得到的平均值。在圖2中可以看出，平均電價(jià)隨頻率增大基本呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，總電價(jià)隨頻率增大呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，兩者走勢(shì)線的交匯處為最經(jīng)濟(jì)點(diǎn)，即在頻率為30.6 Hz時(shí)，平均電價(jià)為0.693 5元/kWh，此時(shí)總電價(jià)為283 000元。

6 結(jié)語(yǔ)

1)經(jīng)過計(jì)算得到太古項(xiàng)目長(zhǎng)輸管線在2017—2018采暖季耗電輸熱比為2.76 kWh/GJ，即0.01。單位長(zhǎng)度耗電輸熱比為0.018 kWh/(GJ·km)，即6.6×10-5km-1。

2)本采暖季水泵運(yùn)行頻率在29 Hz～34.5 Hz間，平均電價(jià)會(huì)隨著頻率增大呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，而總電價(jià)會(huì)隨頻率增大呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，兩者之間交匯點(diǎn)為最經(jīng)濟(jì)運(yùn)行點(diǎn)，即頻率為30.6 Hz，平均電價(jià)0.693 5元/kWh，總電價(jià)為283 000元。在熱網(wǎng)頻率及流量調(diào)節(jié)中，應(yīng)盡量選擇在最經(jīng)濟(jì)點(diǎn)處進(jìn)行調(diào)節(jié)，以節(jié)省運(yùn)行中的耗電成本。