按照應(yīng)用對(duì)象的不同，分布式供能系統(tǒng)可分為樓宇型和區(qū)域型兩種。樓宇型系統(tǒng)是指向一棟樓宇或一個(gè)單位供能的系統(tǒng)，供能對(duì)象包括賓館、醫(yī)院、商場(chǎng)、辦公樓等。區(qū)域型系統(tǒng)一般規(guī)模比較大，是指向一個(gè)區(qū)域內(nèi)多個(gè)單位供能的系統(tǒng)，供能對(duì)象包括工業(yè)園區(qū)、商住區(qū)等。目前，我國(guó)正處于工業(yè)化和城市化同步快速發(fā)展的進(jìn)程中，各種工業(yè)、商業(yè)和高科技園區(qū)多統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)，這為區(qū)域型系統(tǒng)的推廣應(yīng)用提供了難得的歷史機(jī)遇。但是，由于傳統(tǒng)的容量?jī)?yōu)化、選址優(yōu)化、傳輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度優(yōu)化問題的復(fù)雜性，目前可用的區(qū)域型系統(tǒng)優(yōu)化配置方法、軟件少，已有研究也存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備單元模型粗略、模型通用性差、自動(dòng)化程度差等問題。

為解決上述問題，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所能源動(dòng)力研究中心的研究人員在多年積累的單個(gè)能源站系統(tǒng)全工況優(yōu)化配置方法基礎(chǔ)上，應(yīng)用超結(jié)構(gòu)方法并結(jié)合區(qū)域能源規(guī)劃理論，發(fā)展出了兩種類型的區(qū)域型分布式供能系統(tǒng)優(yōu)化配置模型。第一種模型針對(duì)分散布置型(圖1(a))，即供能系統(tǒng)分散布置在各建筑物內(nèi)部，建筑物內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的能量首先滿足自身需求，多余的能量通過供能網(wǎng)絡(luò)輸送給其它建筑物。另一種模型針對(duì)集中布置型(圖1(b))，即供能系統(tǒng)布置在建筑物之外，在距離建筑物較遠(yuǎn)的能源站內(nèi)進(jìn)行中壓電和蒸汽的生產(chǎn)，在靠近建筑物的分配站內(nèi)進(jìn)行低壓電、冷水和熱水的生產(chǎn)，各種能量通過相應(yīng)的供能網(wǎng)絡(luò)在能源站、分配站、建筑物之間輸送(圖2)，最終滿足各建筑物的負(fù)荷需求。這兩種優(yōu)化配置模型具備以下共同特點(diǎn)：1)能夠?qū)崿F(xiàn)能源站站點(diǎn)、系統(tǒng)形式、設(shè)備臺(tái)數(shù)和容量，以及能源輸送網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)選擇和參數(shù)優(yōu)化;2)在配置優(yōu)化中同時(shí)考慮運(yùn)行優(yōu)化;3)在快速求解的同時(shí)，保證相對(duì)精確的模型構(gòu)造和參數(shù)，如對(duì)主機(jī)設(shè)備考慮部分負(fù)荷率和環(huán)境溫度的影響，使優(yōu)化配置結(jié)果可靠;4)除燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、余熱鍋爐、吸收式制冷機(jī)等常用技術(shù)外，還納入了可再生能源技術(shù)和蓄能技術(shù)。利用發(fā)展的模型，以廣州市某商住區(qū)為研究對(duì)象，開展了區(qū)域型分布式供能系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)案例研究，驗(yàn)證了兩種模型的可行性和有效性。研究亦表明，在給定的條件下，兩種區(qū)域型系統(tǒng)均可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益：與傳統(tǒng)的“市電+燃?xì)忮仩t+電制冷機(jī)”供能方式相比，前者每年可節(jié)省25%的費(fèi)用，后者每年可節(jié)省14%的費(fèi)用，兩種系統(tǒng)增加的投資費(fèi)用均可在3年內(nèi)收回。

兩篇相關(guān)論文近期已發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Energy上。

圖1  兩種區(qū)域型分布式供能系統(tǒng)示意圖

圖2  集中布置型系統(tǒng)能源輸送網(wǎng)絡(luò)示意圖