太阳能-空气源热泵热水系统优化调度问题研究
发布时间：2021-09-28 14:10
随着行业的快速发展,太阳能-空气源热泵热水工程逐步成为大中型热水工程的主流。但是现阶段大部分控制器仍然采用简单的逻辑控制,能效比低下。如何提升太阳能利用率以保证太阳能-空气源热泵热水系统最大限度地节能和稳定供热是亟需解决的一个关键问题。为了解决这一问题,本文以某热水工程为对象,研究了其优化调度问题,主要工作如下。（1）根据太阳能-空气源热泵热水系统的运行流程和原理建立系统整体模型,对系统中的水箱单元、集热器单元和热泵单元等过程单元建立了机理模型或经验模型。针对实际工程案例,利用运行数据对模型中的未知参数进行了辨识。采用滑动平移模型对用水数据进行分析,得到用水量预测模型,模型误差为6.39%。通过当地辐照度数据,得到不同季节的晴天辐照度预测模型,模型误差在6.7%～8.53%之间。分析了环境温度和热泵进水温度对热泵运行的影响,对空气源热泵能效比COP、功率进行了公式拟合,其拟合确定系数R-square在0.99以上。在上述模型的基础上,考虑热泵能效比COP和峰谷电价变化对系统运行的影响,以系统统运行费用最小为优化目标,设计和运行条件为约束,对热水工程进行优化调度研究。（2）采用自适应遗传...
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国辐照量分布图
杭州电子科技大学硕士学位论文21表2.4系统主要部件参数部件名称部件型号参数储热水箱40吨储热水箱集热器玻璃真空管集热器（规格：φ58mm×1800mm）空气源热泵DKXRS-40Ⅱ-RNBB，额定输入功率：9.6kW集热循环泵PH-251E，输入功率：410W；额定扬程：4m供水增压泵Wilo-MVI-3202，额定功率：4.0kW；额定扬程：25m热泵循环泵Wilo-MHI-402，额定功率：0.55kW；额定扬程：15m2.3.3.1太阳能集热器热损参数本课题研究对象太阳能集热器类型为横置玻璃真空管集热器，详细规格参数见表2.4，相关性能参数由厂家提供见表2.5。单支集热器有效面积约为0.13m2，单组集热器共50支，共68组集热器，总集热面积为440m2。图2.12现场太阳能集热器分布图表2.5玻璃真空管参数参数截距效率斜率效率曲率效率性能指标0.59280.8625W/(m2·℃)0.0109W/(m2·℃2)本节采用实验的方式研究所用玻璃真空管集热器的热损系数，为了防止太阳辐射能对数据采集的影响同时不妨碍系统的正常运行，测试时间选取为夜间1:00点到5:00点之间进行，在不同环境温度下记录并研究集热器的温度数据，见图2.13，2.14。从测试结果中我们可以看出，集热器与环境温差和集热器温度两者呈良好的线性关系，符合公式(2.11)的关系。根据真空管数据我们可以计算出，单支真空管表面积为0.265m2，装水容量为3.1L，结合测试数据可以得出玻璃真空管的热损系数为0.86~0.94W/(m2·℃)。
杭州电子科技大学硕士学位论文2312342"1"4"(3")12342"3"4"(1")（a）蒸发温度对热泵的影响hlgplgph（b）冷凝温度对热泵的影响图2.15蒸发温度、冷凝温度变化对热泵的影响利用Matlab对系统历史运行数据中的环境温度、热泵进水温度、能效比数据进行拟合，公式(2.15)、(2.16)中参数确定如公式(2.27)、(2.29)，拟合效果见图2.16，2.17，并采用公式(2.28)、(2.30)等相关指标评价拟合公式的准确性。图2.16能效比COP拟合效果图ahp,inCOP=0.06468T0.09T5.843(2.27)2,1()MjjcaljCOPCOPCOPRMSEM(2.28)
【参考文献】：
期刊论文
[1]某航空标准件企业成品库拣货路径优化研究[J]. 李健,习聪,陈栋,刘勇. 价值工程. 2019(19)
[2]空气源热泵集中供暖系统调试技术探讨[J]. 沙雨亭. 工程质量. 2019(01)
[3]高径比对空气源热泵缓冲水箱温度分层效果的影响研究[J]. 胡江北,何嘉鹏. 流体机械. 2018(06)
[4]2017年全球液化天然气市场回顾与展望[J]. 孙文. 国际石油经济. 2018(04)
[5]不同结构储热水箱分层特性的实验研究[J]. 黄震,王子龙,张华,黄华杰. 化工进展. 2018(01)
[6]运筹学在生活中的指导与应用[J]. 张韬. 科技经济导刊. 2017(32)
[7]矩形水箱保温过程数值模拟与试验研究[J]. 唐景春,孟晓磊,张健. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(08)
[8]“十三五”可再生能源发展展望[J]. 任东明. 科技导报. 2016(01)
[9]基于TRNSYS的太阳能水源热泵系统优化研究[J]. 曲世琳,王东旭,董家男,彭莉. 南京理工大学学报. 2015(04)
[10]基于改进滚动时域优化策略的动态调度方法[J]. 刘国宝,张洁. 机械工程学报. 2013(14)
博士论文
[1]空气源热泵热水装置优化分析与运行策略研究[D]. 郭俊杰.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]太阳能热泵系统控制器设计与研制[D]. 唐江平.杭州电子科技大学 2018
[2]太阳能热泵制热量预测模型及控制策略研究[D]. 陈庆杰.中南大学 2012
[3]热泵机组模型研究[D]. 吴丹.华中科技大学 2012
[4]基于ANN和时间周期性的光伏电站辐照度预测研究[D]. 王哲.华北电力大学 2012
[5]空气源热泵辅助太阳能热水系统在夏热冬冷地区的运行模拟和应用研究[D]. 刘雨曦.重庆大学 2011
[6]太阳能空调热水一体机制热工况节能控制技术的研究[D]. 胡智勇.中南大学 2011
[7]仿真网格及其调度机制的研究与实现[D]. 黄橙蓝.上海交通大学 2010
[8]并联式太阳能热泵热水机组智能控制系统研究[D]. 楼静.中南大学 2009
[9]基于BP神经网络和遗传算法的城市供水系统优化调度模型研究[D]. 陆健.河海大学 2007
本文编号：3412050
【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国辐照量分布图
杭州电子科技大学硕士学位论文21表2.4系统主要部件参数部件名称部件型号参数储热水箱40吨储热水箱集热器玻璃真空管集热器（规格：φ58mm×1800mm）空气源热泵DKXRS-40Ⅱ-RNBB，额定输入功率：9.6kW集热循环泵PH-251E，输入功率：410W；额定扬程：4m供水增压泵Wilo-MVI-3202，额定功率：4.0kW；额定扬程：25m热泵循环泵Wilo-MHI-402，额定功率：0.55kW；额定扬程：15m2.3.3.1太阳能集热器热损参数本课题研究对象太阳能集热器类型为横置玻璃真空管集热器，详细规格参数见表2.4，相关性能参数由厂家提供见表2.5。单支集热器有效面积约为0.13m2，单组集热器共50支，共68组集热器，总集热面积为440m2。图2.12现场太阳能集热器分布图表2.5玻璃真空管参数参数截距效率斜率效率曲率效率性能指标0.59280.8625W/(m2·℃)0.0109W/(m2·℃2)本节采用实验的方式研究所用玻璃真空管集热器的热损系数，为了防止太阳辐射能对数据采集的影响同时不妨碍系统的正常运行，测试时间选取为夜间1:00点到5:00点之间进行，在不同环境温度下记录并研究集热器的温度数据，见图2.13，2.14。从测试结果中我们可以看出，集热器与环境温差和集热器温度两者呈良好的线性关系，符合公式(2.11)的关系。根据真空管数据我们可以计算出，单支真空管表面积为0.265m2，装水容量为3.1L，结合测试数据可以得出玻璃真空管的热损系数为0.86~0.94W/(m2·℃)。
杭州电子科技大学硕士学位论文2312342"1"4"(3")12342"3"4"(1")（a）蒸发温度对热泵的影响hlgplgph（b）冷凝温度对热泵的影响图2.15蒸发温度、冷凝温度变化对热泵的影响利用Matlab对系统历史运行数据中的环境温度、热泵进水温度、能效比数据进行拟合，公式(2.15)、(2.16)中参数确定如公式(2.27)、(2.29)，拟合效果见图2.16，2.17，并采用公式(2.28)、(2.30)等相关指标评价拟合公式的准确性。图2.16能效比COP拟合效果图ahp,inCOP=0.06468T0.09T5.843(2.27)2,1()MjjcaljCOPCOPCOPRMSEM(2.28)
【参考文献】：
期刊论文
[1]某航空标准件企业成品库拣货路径优化研究[J]. 李健,习聪,陈栋,刘勇. 价值工程. 2019(19)
[2]空气源热泵集中供暖系统调试技术探讨[J]. 沙雨亭. 工程质量. 2019(01)
[3]高径比对空气源热泵缓冲水箱温度分层效果的影响研究[J]. 胡江北,何嘉鹏. 流体机械. 2018(06)
[4]2017年全球液化天然气市场回顾与展望[J]. 孙文. 国际石油经济. 2018(04)
[5]不同结构储热水箱分层特性的实验研究[J]. 黄震,王子龙,张华,黄华杰. 化工进展. 2018(01)
[6]运筹学在生活中的指导与应用[J]. 张韬. 科技经济导刊. 2017(32)
[7]矩形水箱保温过程数值模拟与试验研究[J]. 唐景春,孟晓磊,张健. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2017(08)
[8]“十三五”可再生能源发展展望[J]. 任东明. 科技导报. 2016(01)
[9]基于TRNSYS的太阳能水源热泵系统优化研究[J]. 曲世琳,王东旭,董家男,彭莉. 南京理工大学学报. 2015(04)
[10]基于改进滚动时域优化策略的动态调度方法[J]. 刘国宝,张洁. 机械工程学报. 2013(14)
博士论文
[1]空气源热泵热水装置优化分析与运行策略研究[D]. 郭俊杰.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]太阳能热泵系统控制器设计与研制[D]. 唐江平.杭州电子科技大学 2018
[2]太阳能热泵制热量预测模型及控制策略研究[D]. 陈庆杰.中南大学 2012
[3]热泵机组模型研究[D]. 吴丹.华中科技大学 2012
[4]基于ANN和时间周期性的光伏电站辐照度预测研究[D]. 王哲.华北电力大学 2012
[5]空气源热泵辅助太阳能热水系统在夏热冬冷地区的运行模拟和应用研究[D]. 刘雨曦.重庆大学 2011
[6]太阳能空调热水一体机制热工况节能控制技术的研究[D]. 胡智勇.中南大学 2011
[7]仿真网格及其调度机制的研究与实现[D]. 黄橙蓝.上海交通大学 2010
[8]并联式太阳能热泵热水机组智能控制系统研究[D]. 楼静.中南大学 2009
[9]基于BP神经网络和遗传算法的城市供水系统优化调度模型研究[D]. 陆健.河海大学 2007
本文编号：3412050
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