工业园区能源供给系统优化配置方法研究

发布时间：2017-10-28 08:24

  本文关键词：工业园区能源供给系统优化配置方法研究

  更多相关文章： 生态工业园区 区域能源 能源系统 能源管网模型 集成优化

【摘要】：工能源利用率偏低、大量使用化石燃料带来的环境问题严重制约我国经济发展,经济、能源和环境之间的协调发展已经成为当今社会迫切需要解决的问题。随着区域经济开发区的不断增加,区域性能源系统整体规划的必要性也愈发凸显。工业园区是区域性能源系统的一个重要组成。工业园区生态化是实现工业体系节能减排的主要途径。在工业园区生态化建设中,能源需求与供应影响整个生态工业园的规划,运行与改造。以节约能源作为基准点,由于工业园区内部有多种不同能源需求,区域供能系统可以对各种设备、系统、技术进行综合、集成、以互补方式实现能源的梯级利用和合理用能。本文依托科技部中荷国际科技合作项目“智慧节能工业园关键平台技术与协同驱动”(2015DFG62270),对工业园区能源供给系统优化配置问题进行研究。本文通过对国内外工业园区的研究进行分析和总结,根据园区内能源系统波及层面大小,把园区的能源系统分为企业级与园区级,综合区域能源系统不同的能源生产系统、能源输送系统、能源利用系统等,建立园区和企业两个层面、包含可再生能源和清洁能源在内的多能互补能源系统供给模型,并建立多周期目标函数,在满足用户冷热电负荷需求同时,满足经济性和环境排放等需求,确定出园区或企业内能源转换装置的类型和尺寸、各种能源的供应量及CO2排放量。根据温度对口原则综合利用不同品位的能量,提高一次能源利用率,以达到能源综合最优化。由于所建立的目标函数为混合整数线性规划(MILP)问题,求解过程中容易产生组合爆炸问题而不易求解。针对该目标函数选择列队竞争法和单纯形法作为分析计算方法,其中列队竞争算法用于优化整型变量,而线性规划法优化连续变量,通过两种算法的交替迭代来逼近最优解。从企业和园区两个层面用户的能源流动分析能源需求,对各个层面上能源需求的种类和品位进行了归纳分析,遵循能源梯级利用和温度对口原则,建立分尺度能源管网配置模型,介绍工业园区和工业企业能源管网模型建立方法和最小需求量的计算方法,在需求侧达到能源最小化。分析了某工业园区内钢铁企业工序的能源使用状况,通过企业能源系统优化实例,验证了能源供给系统优化模型的可行性。
【关键词】：生态工业园区 区域能源 能源系统 能源管网模型 集成优化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK01
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 研究背景及意义8-12
• 1.1.1 能源资源现状与环境压力8-10
• 1.1.2 工业园区的能源消耗和环境影响10-11
• 1.1.3 解决目前能源问题的有效途径11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 生态工业园区的发展12-14
• 1.2.2 能源系统规划的研究14-17
• 1.3 研究目的和内容17-20
• 1.3.1 研究目的17-18
• 1.3.2 研究内容18-20
• 2 工业园区能源供给系统基本模型20-34
• 2.1 基本情况概述20
• 2.2 能源利用类型与转换系统20-22
• 2.2.1 能源利用类型20-21
• 2.2.2 工业园区能源供给系统的基本模式21-22
• 2.3 不同尺度下的能源供给系统模式22-25
• 2.3.1 企业尺度能源供给系统模式22-24
• 2.3.2 园区尺度供给系统模式24-25
• 2.4 能源生产装置模型25-32
• 2.4.1 典型能源生产装置的热力模型25-30
• 2.4.2 典型能源生产装置的经济模型30-31
• 2.4.3 排放特性31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 能源供给系统优化配置方法34-44
• 3.1 企业尺度能源供给系统优化数学模型34-37
• 3.1.1 企业能源系统经济优化目标函数34-36
• 3.1.2 企业能源系统约束条件36-37
• 3.2 园区尺度能源供给系统优化数学模型37-40
• 3.2.1 园区能源系统经济目标函数37-38
• 3.2.2 园区能源系统约束条件38-40
• 3.3 模型的求解方法40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 案例分析——某工业园区能源供给系统优化配置44-76
• 4.1 案例园区概况44-45
• 4.2 园区调研数据获取45-46
• 4.3 能源需求管网配置模型46-50
• 4.3.1 工业企业能源管网模型46-47
• 4.3.2 企业能源最小需求量目标函数47-48
• 4.3.3 工业园区能源管网模型48-49
• 4.3.4 园区能源最小需求量目标函数49-50
• 4.4 某钢铁企业能源需求分析50-65
• 4.4.1 焦化工序的能源投入与产出50-52
• 4.4.2 烧结工序的能源投入与产出52-53
• 4.4.3 球团工序的能源投入与产出53-55
• 4.4.4 炼铁工序的能源投入与产出55-57
• 4.4.5 炼钢工序的能源投入与产出57-58
• 4.4.6 轧钢工序的能源投入与产出58-59
• 4.4.7 能源转换工序的能源投入与产出59-60
• 4.4.8 企业能源最小需求分析60-65
• 4.5 钢铁企业现有能源系统分析65-68
• 4.6 钢铁企业优化能源系统分析68-74
• 4.7 评价及优化结果分析74-75
• 4.8 本章小结75-76
• 5 结论和展望76-78
• 5.1 结论76
• 5.2 展望76-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-84

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本文编号：1107434