[发明专利]一种基于工质能势的换热系统瞬态工况能耗分析方法

说明书

本发明公开了一种基于工质能势的换热系统瞬态工况能耗分析方法，通过采集进、出换热系统的热力参数，计算得到进、出换热系统的各股工质的焓和，进而得到工质在换热系统中吸热的实际能质系数，再与工质在换热系统中吸热的基准工况能质系数进行比较，就可以评估换热系统瞬态工况的能效水平。该方法可用于换热系统瞬态工况节能潜力的评估，并可用于不同换热系统控制策略性能的比较分析。

技术领域

本发明属于热力系统能耗分析领域，具体涉及换热系统瞬态运行过程中的能耗分析方法。

背景技术

进入21世纪以来，世界能源结构向着清洁、低碳、高效、多元的方向持续发展转型。但由于风能、太阳能等可再生能源强烈的时变特性，造成我国可再生能源发电消纳困难，弃风、弃光问题严重。提高常规热能动力系统的运行灵活性，为可再生能源发电提供消纳服务，是重要的技术方向。以燃煤发电为例，燃煤发电将由主体能源向基础能源转变，燃煤发电机组的变负荷幅度和变负荷频率将逐渐提高。因此，热能动力系统将长期处于频繁变负荷的瞬态工况。

“节能优先”是我国经济社会发展长期坚持的战略，这就要求热能动力系统在灵活运行的前提下具备高的能量利用效率。换热系统是热能动力系统的重要组成部分，也是影响热能动力系统高效性和灵活性的关键。但是，现有换热系统的能效评价方法基于热力学第一定律、基于稳态观念，难以用于换热系统的瞬态工况能耗分析。

发明内容

为了评价换热系统在瞬态工况中的能效水平，本发明的目的在于提供一种基于工质能势的换热系统瞬态工况能耗分析方法，该方法采用工质能质系数进行换热系统瞬态工况能效的计算分析，可以对换热系统在瞬态工况的实时性能进行评估；本发明可为频繁变负荷运行的换热系统能耗特性分析采纳使用，也可用于不同控制系统能耗控制水平的评估比较。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于工质能势的换热系统瞬态工况能耗分析方法，利用瞬态工况工质在换热系统中吸热的实际能质系数A₁与基准工况工质在换热系统中吸热的基准能质系数A₀的偏差，来分析换热系统瞬态工况的能效水平；具体步骤如下：

1)采集换热系统的运行数据，获得换热系统n个工质流进、出口的温度与压力，进而根据工质的热物性计算得到瞬态工况第i股工质进入换热系统时的焓h_in,i和瞬态工况第i股工质在换热系统中吸热后的焓h_out,i以及瞬态工况第i股工质进入换热系统时的e_in,i和瞬态工况第i股工质在换热系统中吸热后的e_out,i；

2)计算换热系统在瞬态工况的负荷E₀：

式中：e_in,i为瞬态工况第i股工质进入换热系统时的kJ/kg；e_out,i为瞬态工况第i股工质在换热系统中吸热后的kJ/kg；D_i为第i股工质在瞬态工况的质量流量，kg/s；

3)计算瞬态工况工质在换热系统中吸热的实际能质系数A₁：

式中：h_in,i为瞬态工况第i股工质进入换热系统时的焓，kJ/kg；h_out,i为瞬态工况第i股工质在换热系统中吸热后的焓，kJ/kg；

4)基准工况是指换热系统在负荷E₀稳态运行时的工况，即该基准工况的负荷为E₀：