摘要：根据用户需要的热量对热力站输出的热量进行调节，这就是热力站能量调节的实质。热量输送载体二次网流量也需要随着负荷变化，以便节能，这是热力站能量调节的主要目的。
关键词：热力站；能量控制系统；技术经济
引言
热用户需要的热量由热力站通过二次网供给。热力站能量调节实质上是按照热用户需要的热量调节热力站输出的热量，或者热力站根据负荷变化改变输出的热量，使热用户室内温度保持在一定范围之内。同时，热能输送载体二次网流量也需要随着负荷变化而变化，以便节能。这是热力站能量调节的宗旨，也是热力站能量调节的主要目的。
1热力站能量调节方式比较
1.1二次循环水泵
1）多台相同规格型号水泵并联。按照负荷变化改变水泵运行台数。这种方法的优点是简单可靠，缺点是总装机容量大，多台水泵并联运行效率下降，占地多。另外，水泵启动电流大（软启除外），对电网有一定冲击。
2）多台不同规格型号水泵并联。按照负荷变化改变水泵运行台数。这种方法不宜采用，不仅总装机容量大，占地多，而且多台不同规格水泵并联运行效率很低。
3）三台不同规格型号水泵切换。安装对应100%、80%、60%负荷三台水泵，三台水泵分别在不同负荷下运行。这种方法的优点是简单可靠，缺点是总装机容量更大，占地多。
4）一用一备变频高速泵。其优点是简单可靠，总装机容量小，运行效率高，占地少，节能效果最佳，启动电流小。缺点是一次投资大。
5）多台相同规格型号水泵并联，其中一台变频调速。这种方法的优点是降低了频调设备造价。但总装机容量大，占地多，特别是相当于几台大泵与一台小泵并联运行，运行效率降低。
1.2控制方式
1）手动控制。不同规格型号水泵手动切换，或对多台并联运行的相同规模型号或不同规格型号水泵手动台数控制。
2）台数自动控制。对多台并联运行的相同规格型号水泵自动台数控制。
3）台数与变频调速相结合自动控制。多台相同规格型号水泵并联，其中一台泵变频调速。
4）一用一备变频调速自动控制。按照负荷变化改变水泵转数。
2热力站能量调节被控参数选择
热力站能量调节控制系统被控参数选择至关重要，最理想的被控参数是热用户室内平均温度，但很难找到能够代表热用户室内平均温度的测点。因此，上述问题实质上是寻求能够准确反映热力站输出热量的输出信号。该信号随室外温度变化，以满足热用户对室内温度的要求。这个输出信号即为热力站能量控制系统理想的被控参数。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆被控参数选择是以集中供热基本调节公式为根据的，即：
Q1/Qd=（θi-θ0）/（θi-θ0d）（1）
Q2/Qd=[（θa-θi）/（θad-θi）]（1+β）（2）
方程（1）、（2）联立求解，得：
θa=θi+（θad-θi）[（θi-θ0）/（θi-θ0d）]1/（1+β）（3）
式中：Q1/Qd———建筑物耗热量相对值；
Q2/Qd———散热器散热量相对值；
θa———二次网供回水平均温度；
θad———二次网供回水平均温度设计值；
θi———室内温度；
θ0———室外温度；
θ0d———供暖室外计算温度；
β———散热器传热指数（可根据散热器及其安装方式调整）。
式（3）可作为集中供热基本调节公式。
可见，要想使热用户保持所需要的室内温度，只要热力站二次网供回水平均温度随室外温度按式（3）变化即可。
在供热系统运行期间，只有二次网供回水平均温度能够准确地反应热力站供出的热量，因此，应该选择供回水平均温度作为被控参数，而供水温度或回水温度与室外温度的函数关系是不确定的，换言之，单独调节供水温度或回水温度不能保证热用户要求的室内温度。选择单独供水温度或回水温度作为被控参数是不合理的。选择供回水平均温度作为被控参数，以室外温度为补偿信号，根据室外温度调节二次网供回水平均温度，以间接控制热用户室内温度。
3热力站变频二次循环水泵经济比较
3.1单台变频调速水泵与两台相同型号水泵并联相比
1）一次投资。单台变频调速水泵每千瓦一次投资增加人民币约1000元～1200元。
两台泵并联装机容量比单台水泵大，相差10%～25%左右。如单台75kW水泵与两台45kW水泵相比，每千瓦一次投资（含土建、水泵、电机、电气设备等）增加人民币约100元。单台变频调速水泵与两台相同型号水泵并联相比，每千瓦一次投资增加人民币约900元～1100元。
2）运行费。采暖期平均热负荷约占设计负荷2/3，平均热负荷以上两台水泵并联运行，平均热负荷以下一台水泵运行。采暖期平均1.5台水泵运行，相当于一台67.5kW水泵在采暖期昼夜运行。
单台变频调速水泵相当于一台流量为设计值2/3（功率不足1/3）的水泵在采暖期昼夜运行。如果考虑变频循环水泵调速下限控制在50%～60%之间，采暖期热负荷低于设计负荷1/2时，变频循环水泵运行流量高于设计流量。采暖期平均流量增加10%～15%，即平均流量为设计流量的80%（功率约为51%），相当于一台38.3kW水泵在采暖期昼夜运行。单台变频调速水泵耗电为两台并联运行的水泵的57%。
每千瓦装机容量耗电（储备系数取1.1）0.9kW，电费0.560元/度，采暖期120d，单台变频调速水泵与两台相同型号水泵并联相比，每千瓦装机容量节电1114度，节约电费780元。
3）一次投资回收期。1100/780=1.41（采暖期），考虑适当裕度，两个采暖期内可以收回增加的一次投资。
3.2单台变频调速水泵与三台相同型号水泵并联相比
1）一次投资。单台变频调速水泵每千瓦一次投资增加人民币约1000元～1200元。
三台泵并联装机容量比单台水泵更大，相差15%～30%左右。如选单台水泵电机功率为90kW，三台并联运行时每台水泵电机功率为37kW才能满足设计要求，即装机容量为111kW，比单台水泵大21kW。三台37kW水泵与单台90kW水泵相比，每千瓦一次投资（含土建、水泵、电机、电气设备等）增加人民币约150元。单台变频调速水泵与三台相同型号水泵并联相比，每千瓦一次投资增加人民币约850元～1050元。
2）运行费。采暖期平均热负荷约占设计负荷2/3，采暖期平均（负荷在85%以上三台运行，负荷在60%～85%范围内两台运行，负荷在60%以下一台运行，三台运行与一台运行时间较短，按照三台运行与一台运行时间相等粗略估计）2台水泵并联运行，相当于一台74kW水泵在采暖期昼夜运行。单台变频调速水泵采暖期平均流量为设计流量的80%（功率约为51%），相当于一台45.9kW水泵在采暖期昼夜运行。单台变频调速水泵耗电为三台并联运行的水泵的62%。每千瓦装机容量耗电（储备系数取1.1）0.9kW，电费0.56元/度，采暖期120d，单台变频调速水泵与三台相同型号水泵并联相比，每千瓦装机容量节电985度，节约电费705元。
3）一次投资回收期。1050/705=1.49（采暖期），两个采暖期内可以收回增加的一次投资。
结语
热力站二次循环水泵采用一用一备的变频调速泵节能效果明显，与常用的两台（或三台）相同型号水泵并联运行相比，节能38%以上，所增加的一次投资可望在两个采暖期后回收。经济分析的影响因素之多，如采暖天数、电价等，针对太原、阳泉等地区进行分析，影响因素不同，节能效果有差异，一次投资回收期也各不相同。
参考文献：
[1]集中供热SCADA系统的构建及控制策略研究[D].徐宵伟.河北工业大学2017.
[2]集中供热二次网节能控制方法研究[D].卜云婷.长春工业大学2016.
[3]节能技术在集中供热系统改造工程中的应用[D].李雅铃.清华大学2012.
论文作者:王建林
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：水泵论文; 热力论文; 负荷论文; 回水论文; 一台论文; 温度论文; 变频调速论文; 《电力设备》2018年第31期论文;