新书推介 |《智慧供热系统工程》——引领供热行业的科技创新

百科   2024-10-25 18:17   北京  


关键词 | 智慧能源 供热系统 供热技术

1126 字 | 预计阅读时间 4 分钟


“双碳”目标为中国能源行业转型注入了强劲驱动力。我国实现“双碳”目标的三大关键领域是工业、建筑和交通。

供热技术与工业及建筑两大领域密切相关,且贯穿了经济与民生发展两大社会主线。

随着人工智能的发展,如何以智慧能源技术驱动供热系统的低碳化和智慧化,推动工业和建筑领域的碳中和,是值得我国能源行业从事者深思的问题。

在这个追求智能化和高效能的时代,供热行业也在不断地探索和革新。

《智慧供热系统工程》一书深入浅出地介绍了智慧供热系统的设计理念、技术路线、实施方案及未来发展趋势,是供热行业工程师、学者及研究生的必备参考书。

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本书以供热系统及其智慧化开篇,以面向碳中和的新型综合能源系统结尾,希望通过介绍智慧化技术在供热系统和综合能源领域的发展历程及其关键技术,为读者拓展了一个更为前瞻且具有综合性的视野。

本书旨在探讨现代供热系统工程智慧化发展方向,梳理供热领域智慧化的脉络,使读者能够深入了解供热领域的前沿技术、工程实践和未来发展趋势。本书不仅包含了供热系统工程原理的分析,更通过阐述机理建模、优化技术以及人工智能等方法在供热智慧化中的应用方式与落地场景,从面向未来低碳综合能源系统的角度讨论了供热系统未来的演变路径,致力于为读者呈现一个全新的智慧供热系统工程图景

▲ 本书封面实拍

近年来,面向“双碳”战略目标及新型能源体系建设的重大战略需求,本书作者钟崴、林小杰及其团队主要从事基于数字孪生的智慧城市供热系统运行调度控制技术研究,重点突破智慧能源系统中热力网的多能互补、多端互动、能流信息流耦合调控的关键问题,相关研究成果已经应用于北京、雄安、上海、杭州、济南、郑州等重点城市。

智慧城市供热系统:郑州市利用数字孪生技术构建了覆盖1.4亿平方米供热面积的智能供热模型,通过仿真分析,科学制定多热源联网运行调度计划,显著提升了热网调度能力。系统实现了多热源解列与合理切换,确保管网压力可控,降低了运行风险。同时,建立了供热系统的应急预案库,增强了城市能源系统的安全运行和改扩建规划能力,成为智慧供热的典范。

【郑州热力智慧供热系统图】

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基于数字孪生的大型建筑群低碳运营能源综合管理平台:依托物联网的实时数据采集、云计算的强大计算能力与人工智能的智能分析,奥体中心打造了绿色高效的智慧综合能源管控平台。该平台实时监测空调、冷热源和水泵等设备,精确分析能耗与碳排放,并通过建模仿真和自适应技术优化能源。与传统场馆相比,奥体中心显著降低了能耗,提升了运营效率,成为绿色场馆建设的典范。

【奥体智慧综合能源管理平台】

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基于数字孪生的低碳城市智慧大脑:济南热力集团管理1.9亿平方米供热面积,利用数字孪生技术打造了“智慧大脑”系统,实现了供热网络的智能化调控。2021年采暖季,该系统在黄台西线新北线示范区试点运行,覆盖2250万平方米,480座换热站。通过自主优化运行,示范区能耗同比下降3.6%,减少CO₂排放3.15万吨。这一创新性应用为城镇智慧供热工程树立了成功典范。

【供热系统数字孪生模型】

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智慧能源是链接“双碳”目标和能源行业升级的核心技术,是第四次工业革命已奏响的澎湃乐章。

希望这本书能够激发读者对智慧能源技术的兴趣,共同推动我国供热行业迈向低碳、智慧、可持续的未来!

▲ 本书内页实拍

# 内容特色


• 智慧供热的基础概念和系统架构

• 智慧化技术在供热行业的应用及其背后逻辑

城市民用供热系统一级网和二级网的灵活精准调控技术

• 我国工业园区蒸汽供热系统的运行优化技术

• 综合能源系统及多能流管控技术

• 紧密结合了团队自“十三五”以来牵头承担的国家级项目研究成果以系列智慧能源工程为示范案例,深入浅出地阐述智慧化技术在实际场景中的应用价值和效果,为读者提供生动直观的实践经验。

# 读者对象


本书可以带领读者了解智慧能源、智慧供热、综合能源系统的理论方法与技术,适合从事能源系统数字化转型与智慧管控的工程师、研究生及本科生学习参考。

同时适用于有志从事城镇供热、综合能源领域的相关职能部门人员及对智慧能源感兴趣的读者。

▲ 图书内页实拍



智慧供热系统工程

图书信息简介

全面覆盖智慧供热技术的最新发展

结合真实案例分析

钟 崴、林小杰 著

责编:袁海燕

书号:978-7-122-45635-9

定价:168.00元



# 目录预览 #


第1章 绪论001
1.1 我国供热行业发展现状 002
1.2 清洁低碳供热和综合能源系统 004
1.2.1 智慧供热的定义 009
1.2.2 智慧供热总体技术路线 013
1.2.3 智慧供热总体技术架构 021
1.3 总结 026
参考文献 026

第2章 供热系统一级网“源网”协同调控技术029
2.1 供热一级网调控技术概况 030
2.2 智慧供热系统一级网及其关键设备建模方法 031
2.2.1 基于图论的供热网络建模方法 031
2.2.2 燃气锅炉单元建模 036
2.2.3 热电联产机组建模 038
2.2.4 供热系统储热模型 041
2.3 智慧供热系统“源-网-荷”协同多目标运行 045
2.3.1 智慧供热系统多目标优化指标体系构建 045
2.3.2 智慧供热系统多目标优化指标权重确定 046
2.3.3 供热系统“源-网-荷”协同多目标实时优化模型 051
2.4 大型智慧供热系统一级网调控技术 056
2.4.1 大型智慧供热系统一级网优化调度总体框架 056
2.4.2 大型智慧供热系统一级网运行结构 058
2.4.3 大型智慧供热系统一级网调度寻优方法 060
2.5 总结 072
参考文献 072

第3章 供热系统二级网按需精准调控技术074
3.1 二级网调控技术概况 075
3.2 二级网流量优化调节 076
3.2.1 流量优化理论基础 076
3.2.2 变频水泵调节特点 077
3.2.3 流量优化调控策略 078
3.2.4 热计量技术与按需供热 078
3.3 基于数据的二级网负荷预测和预测性调控 084
3.3.1 机器学习理论及常见算法原理 085
3.3.2 基于机器学习的供热系统预测建模流程 092
3.3.3 模型评价指标 096
3.3.4 热负荷预测方法 097
3.3.5 二级网温度延迟辨识及预测 099
3.3.6 热力站预测性调控建模研究 108
3.4 常见二级网按需精准调控技术 116
3.4.1 二级网调控技术要点 116
3.4.2 分布式变频泵技术 119
3.4.3 楼宇换热站调控技术 121
3.4.4 二级网智慧感知与状态检测技术 123
3.5 总结 126
参考文献 127

第4章 灵活智慧供热技术128
4.1 灵活智慧供热背景 129
4.2 供热系统灵活性量化模型和分析方法 130
4.2.1 供热系统灵活性的构成 131
4.2.2 供热系统灵活性的分析方法 135
4.3 面向可再生能源接入的多能互补供热系统灵活优化调度 140
4.3.1 考虑运行经济性与灵活性的供热系统多目标优化调度方法 141
4.3.2 面向可再生能源接入的供热系统优化案例 146
4.4 总结 164
参考文献 165

第5章 面向太阳能消纳的供热系统粒度分析方法和优化规划166
5.1 国内外零碳供热系统现状 167
5.1.1 供热系统优化研究现状 167
5.1.2 含供热综合能源系统优化研究现状 170
5.2 基于互补结构配置的供热系统规划典型日动态选取方法 171
5.2.1 基于互补结构配置的典型日动态选取方法 172
5.2.2 基于互补结构配置动态选取典型日的两阶段优化规划流程 176
5.2.3 算例研究 178
5.3 供热系统粒度分析方法及二级网经济安全规划 187
5.3.1 供热系统粒度分析方法及综合效益评估 188
5.3.2 基于粒度分析的供热系统二级网规划分析方法 193
5.3.3 粒度视角的供热系统二级网经济安全规划案例 197
5.4 基于粒度的二级网太阳能消纳能力提升规划 206
5.4.1 太阳能消纳及储热容量配置优化 207
5.4.2 配置方案分析与评估 209
5.4.3 算例介绍 210
5.4.4 太阳能消纳分析 211
5.4.5 储热配置优化分析及技术经济性计算评估 213
5.5 总结 219
参考文献 220

第6章 工业园区蒸汽供热系统建模和运行优化224
6.1 基于Modelica 的蒸汽管网系统建模分析 226
6.1.1 工业蒸汽管网热工水力计算模型 227
6.1.2 基于Modelica 的动态特性建模仿真 237
6.1.3 基于Modelica 的蒸汽管道热工水力动态特性研究 250
6.1.4 基于Modelica 的蒸汽管网暖管与储能特性研究 258
6.2 基于需求响应的工业园区蒸汽供热系统优化运行技术 262
6.2.1 需求响应相关理论 263
6.2.2 热力系统需求响应分析 266
6.2.3 蒸汽供热系统需求响应技术方法 268
6.2.4 蒸汽供热系统用户构建及负荷特性分析 272
6.2.5 蒸汽供热系统多目标分时汽价优化模型 289
6.3 总结 301
参考文献 302

第7章 考虑供热系统特性的工业园区综合能源建模和优化调度303
7.1 多能流系统综合网络建模 304
7.1.1 流体网络热工水力动态模型 304
7.1.2 电能网络潮流计算模型 307
7.1.3 能量耦合转换设备模型 310
7.1.4 综合能源系统计算流程 311
7.2 流体网络动态输运解析模型与动态管存量化模型 312
7.2.1 流体网络动态输运过程及储能分析 312
7.2.2 流体网络动态输运解析模型 315
7.2.3 流体网络动态管存量化模型 322
7.3 工业园区综合能源系统优化调度 326
7.3.1 综合能源系统储能环节分析 326
7.3.2 综合能源系统优化调度总体技术路线 330
7.3.3 综合能源系统仿真模型构建 332
7.3.4 考虑管网储热的热负荷削峰填谷分析 344
7.3.5 考虑储热的综合能源系统日前运行优化调度 346
7.4 计及流体网络管存的工业综合能源系统优化调度方法 352
7.4.1 计及流体网络管存的工业综合能源系统优化调度模型 352
7.4.2 算例仿真分析 356
7.5 总结 371
参考文献 372

第8章 智慧供热系统工程实践案例373
8.1 上海化学工业区智慧蒸汽热网系统 374
8.1.1 案例背景 374
8.1.2 技术方案 374
8.1.3 实施效果和系统效益 375
8.1.4 小结 378
8.2 北京智慧城市供热系统运行调度优化 378
8.2.1 案例背景 378
8.2.2 技术方案 379
8.2.3 实施方式和预期效益 382
8.2.4 小结 384
8.3 杭州医药港小镇区域综合能源系统 385
8.3.1 案例背景 385
8.3.2 技术方案 385
8.3.3 预期效益 390
8.3.4 小结 390
8.4 大庆某小区楼宇智慧供热精细化管控 391
8.4.1 案例背景 391
8.4.2 技术方案 392
8.4.3 实施方式和预期效益 393
8.4.4 小结 394
8.5 雄安新区市民服务中心综合能源系统 395
8.5.1 案例背景 395
8.5.2 技术方案 396
8.5.3 实施方式和预期效益 398
8.5.4 小结 398



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 面覆盖智慧供热技术的最新发展 

 结合真实案例分析,理论实践相结合 

 详尽讲解系统优化、节能减排 

 和成本控制等关键技术 

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热能工程是研究能源合理、高效、清洁利用和转换的专业学科。浙江大学能源学科团队面向国家能源高效清洁综合利用重大需求,长期从事洁净煤高效燃烧、生物质及固废能源化、燃烧产物超低排放、节能减污降碳、过程设备、可再生能源利用等理论与技术应用研究,承担了包括国家自然科学基金、国家重点研发计划、国家“973”计划、国家“863”计划等多项国家级项目,获得国家级奖项20余项,研究成果集中,内容前瞻,有较好的实用和实践应用价值。

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编辑 | 小帮
内容来源 | 作者供稿、本书前言

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