分布式能源系统蓄能方案优化分析

发布时间：2020-05-11 17:45

【摘要】： 随着经济的发展、能源结构的调整,热、电、冷负荷需求的逐步普遍化,以及一些关键技术的进步,热电冷联供系统的应用逐渐引起了人们的关注。然而目前国内现存的热电冷联供系统普遍存在经济效益差的现象。这不仅与我国特定的能源价格、电力政策等管理体制方面有关,更重要反映的是热、电、冷负荷需求分析以及系统合理配置方面的问题。本文主要针对带有蓄能装置的热电冷联供系统的优化运行和方案经济性分析进行了研究。本文首先建立了北京地区某5万平米办公楼夏季典型日和冬季典型日24小时逐时的热、电、冷负荷分布特性。在确定机组容量的基础上,建立了组成系统各设备部分负荷工况下数学模型,并对设备变工况下的性能进行曲线拟和,详细阐述了分层水蓄能装置及其能量平衡关系。本文以每天24小时为一个周期,以每天总的运行成本最低为目标函数,建立典型日带有蓄能装置的热电冷联供系统的优化运行数学模型,并采用动态规划与线型规划的方法进行有效求解并得到典型日最佳运行方式。优化后的运行方式使蓄能装置真正发挥实现热量(冷量)转移,削峰填谷的作用;并从运行成本与废热利用率两个角度分析得出蓄能装置存在一最优容积;同时进一步讨论了能源价格对带有蓄能装置的热电冷联供系统运行策略的影响。本文以北京地区办公楼为研究对象,以经济性指标为评价标准,分析得出蓄能系统较无蓄能系统及其他常规分产系统具有最好的经济性。
【图文】：

蓄能装置,内燃机,配置图,文献

模型的算法可归结为一大规模混整数线性规划问题，作者建议用分解方法来求解。并以安装在旅馆的内燃机驱动的热电联产系统为案例，根据负荷需求为达到最小化日运行成本给出了每天各组成设备的运行策略。其系统配置如图1-1所示。文献[31]用最优化理论研究了蓄能在柴油机热电联产系统中的作用，优化方法用来决定组成设备的运行策略和蓄热装置的蓄放状况以使日运行成本最小。优化算法是动态规划加混整数线性规划，通过一个案例分析蓄能装置的容量对日运行策略和整个系统的寿命周期成本的影响。其中从年成本考虑在某种燃料价格和投资成本下不装蓄能装置更合适。这两篇文献分析的系统都是将来自内燃机排放烟气和缸套水的废热回收以高温水的形式储存在一个蓄水装置中。供冷由利用高温水废热的单效吸收式制冷机和燃气直燃机来提供。用于供热和其它用途的热水由蓄存废热、直燃机和燃气锅炉来提供。设有高温水蓄热装置的好处是易于稳定控制，可以避免烟气回收必须采用发电机和溴冷机“一对一”的方式，供回水温差较大，蓄能装置的容积可以较小。主要不足之处在于热回收过程中能源综合利用效率不6

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蓄冷罐的结构形式应能防止所蓄冷水与回流热水的混合。为实现这一目的，目前常用的有以下几种方法，多槽式方法、迷宫法、隔板式分层蓄冷、自然分层法等。自然分层水蓄能装置是目前应用最为广泛的一种水蓄能技术，是保证水蓄能系统最为经济和高效的方法。系统组成是在常规的供冷、热系统中加入蓄水罐，以蓄冷为例，4～6℃的冷水稳定地集聚在水罐的最低部位，而 13℃以上的热回水则集聚在水罐的高部位。如图 2-10(a)所示。在蓄冷循环时，制冷设备送来的冷水由底部散流器进入蓄水罐，热水则从顶部排出，罐中水量保持不变。在放冷循环中，水流动方向相反，冷水由底部送至负荷侧，回流热水从顶部散流器进入蓄水罐。图 2-10(b)是蓄冷特性曲线图。纵坐标为温度，横坐标为蓄水量的百分比。A、C 分别为放冷循环时制冷机的回水和出水特性曲线；B、D 分别为蓄冷循环时制冷机的回水和出水特性曲线。由于不可避免的冷热水混合和通过斜温层的导热会使可用蓄冷量减少，因此为考察水蓄冷系统蓄冷罐的性能，一般用蓄冷效率(也有称为完善度的)，，来描述蓄水罐的蓄冷效果。蓄冷效率的定义是蓄冷罐实际入冷量与蓄冷罐理论可用蓄冷量之比，即：蓄冷效率＝（曲线 A 与 C 之间的面积）/（曲线 A 与 D 之间的面积）。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK02

【引证文献】