燃气冷热电三联供与地源热泵深度耦合系统优化研究

发布时间：2020-07-28 15:10

【摘要】：21世纪以来,建筑业能源消耗总量呈现出高速增长姿态且总量巨大,成为影响我国社会与经济发展的关键因素,而其中空调系统能耗占比过半且随着人类对室内生活品质要求的提高而持续增长,因此,采用洁净高效的空调系统形式以及系统能源深度利用技术意义重大。燃气冷热电三联供系统与地源热泵系统的研究与应用符合这一主题,且将二者在系统形式上进行耦合的并联系统能调节各自系统单独运行时出现的问题,在实现能源资源合理利用、提升系统综合效益以及保证系统持续高效运行等方面优势明显,但并联系统也存在不足。针对燃气冷热电三联供与地源热泵耦合系统(并联系统)余热利用不充分的特点,提出燃气冷热电三联供与地源热泵深度耦合系统(深度耦合系统)。以淮安某国际酒店项目为研究对象建立建筑系统全年逐时负荷计算模型模拟预测建筑系统负荷变化规律,并在“以热定电”策略下参照分供系统以综合评价准则为优化目标完成深度耦合系统与并联系统优化配置模型。在MATLAB软件平台中将深度耦合系统与并联系统优化配置问题转变为数值模型求解最优值问题,并利用遗传算法求解优化配置数值模型。对比标准遗传算法、多种群遗传算法以及量子遗传算法优化进程以及优化解精度,得出求解优化配置数值模型的最佳优化算法,并在最优配置条件下比较深度耦合系统与并联系统综合性能差异。利用最佳优化算法求解深度耦合系统与并联系统不同运行策略下的优化配置数值模型,分析优化解的差异性及其成因,并在五种运行策略最佳配置条件下比较深度耦合系统与并联系统综合性能,得出最佳运行策略。经对比分析,三种优化算法优化进程与优化解精度差异明显,且多种群遗传算法优化进程的稳定性以及优化解的精确性均优于其它两种算法,为求解优化配置模型的最佳算法。对比研究深度耦合系统与并联系统数值模型的优化解,在“以热定电”策略下,深度耦合系统综合性能优于并联系统。能源系统运行策略对系统综合性能影响明显,“最大效益”运行策略能使深度耦合系统与并联系统综合性能指标达到五种策略中的最大值,为最佳运行策略。此外,在五种运行策略下,深度耦合系统综合性能均优于并联系统,说明了深度耦合系统在系统形式上耦合的重要意义。本文提出了新型的耦合系统、可行的优化算法以及适合的优化运行策略,为深度耦合系统的理论研究与实际应用提供了参考。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU83
【图文】：

原理图,耦合系统,原理图,吸收式机组

.1.1 深度耦合系统能流平衡深度耦合系统内燃机机组运行供电满足建筑系统以及深度耦合系统自身的，在内燃机机组供电不足时由市政电网补充不足电量。深度耦合系统电量平为： = （2-其中，为深度耦合系统从市政电网购入的电量，为内燃机机组发电为建筑系统实时电负荷，为电制冷机组耗电量，为地源热泵机。在制冷季，吸收式机组吸收内燃机机组的高温余热烟气运行制冷，满足建筑荷需求；在建筑系统冷负荷过小而不满足吸收式机组开启条件时，地源热泵图 2-1 深度耦合系统原理图

原理图,并联系统,原理图,吸收式机组

当建筑系统冷负荷较小而不满足吸收式机组开启条件时，地源热行制冷；当建筑系统冷负荷大于吸收式机组临界条件下的制冷量而小于吸最大制冷量时，吸收式机组运行制冷；当建筑系统冷负荷大于吸收式机组最时，吸收式机组满负荷运行，不足的冷量首先会由地源热泵机组运行补充，泵机组供能不足时再开启电制冷机组运行调峰。在供热季，当建筑系统热负荷较小而不满足吸收式机组开启条件时，地源热行供热；当建筑系统热需求量大于吸收式机组临界条件下的供热量而小于组、换热器以及地源热泵机组最大供热量时，吸收式机组、换热器以及地源协同供热；当建筑系统热需求量大于吸收式机组、换热器以及地源热泵机组量时，燃气锅炉运行供热，补充不足热量。.2 并联系统图 2-2 所示为并联系统原理图。并联系统系统组成以及运行规律与深度耦似，但在系统组成上缺少了换热器，大量低品位缸套水以及润滑油冷却水余量流失。内燃机机组运行发电，同时产生余热烟气驱动吸收式机组运行供能系统用能需量求较小时，地源热泵机组运行供能满足建筑冷热负荷需求，而

系统原理图,吸收式机组,燃气锅炉,负荷率

华中科技大学硕士学位论筑系统实时冷负荷与吸收式机组最大制冷量的比值，数值在1 时等于吸收式机组负荷率，其表达式为： = 筑系统实时热负荷与吸收式机组、换热器以及地源热泵机组值在大于或等于而不大于 1 时等于吸收式机组负荷率，其表 = 供系统统较为简单，由电制冷机组与燃气锅炉组成。在制冷季，电制热季，燃气锅炉运行供热。图 2-3 为分供系统原理图。

【参考文献】