《智慧供热系统工程》总结了浙江大学“智慧能源系统”团队在智慧供热及综合能源领域的多年积累,旨在为读者提供一个全新的能源领域智慧化转型视角。本书以智慧供热技术和系统架构为开篇,探讨了智慧化技术在供热领域的应用现状与发展方向。进而围绕供热系统的低碳化,引出大型城镇集中供热系统和工业园区综合能源系统的智慧化问题,通过将智慧化深度融入供热及综合能源系统,阐述低碳综合能源的规划与优化调度技术。本书的特色是紧密结合了团队自“十三五”以来牵头承担的国家级项目研究成果,以技术成果为主轴,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。
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。

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