集成恒压压缩空气储能的燃气轮机CCHP系统特性研究

燃气轮机冷热电三联供(CCHP)技术发展前景广阔,但存在部分负荷运行效率不高、热-电输出耦合性强、热电比调节不灵活等问题。构建了集成恒压压缩空气储能(CAES)的新型燃气轮机CCHP系统,建立了压气机、燃烧室、透平、余热锅炉、换热器、喷射器、水泵/水轮机等部件的热力学模型,分析了采用抽气-释气流量调节策略的系统运行特性。结果表明:抽气、释气系数在0~0.2内时,新型系统热电比调节范围为0.58~2.27,一次能源利用率稳定在58.1%~59.5%,[火用]效率不低于32.2%,可实现宽工况高效运行。

基于改进白鲸算法的太阳能与生物质互补CCHP系统多目标优化研究

为解决可再生能源不稳定及消纳问题,构建了一种涵盖太阳能光伏/光热、电解水制氢及生物质气化甲烷化在内的冷热电联供(CCHP)系统;针对联供系统在高维多目标下的容量匹配问题,提出并验证了一种适用于高维多目标的改进白鲸(MOBWO)算法,其在改善分布性的同时提高了算法的收敛速度。基于此方法开展的案例分析表明:容量配置方案相比分产系统,虽然年总成本提高了19.8%,但是化石燃料消耗量降低了56.8%,CO_(2)排放量降低了53.1%,灵活性达到51.6%;在该案例模型下,改进白鲸算法较非支配排序遗传(NSGA-2)算法和多目标粒子群(MOPSO)算法有着更好的求解效果。

基于NNC法和DMC算法的CCHP型微电网两阶段调度

冷热电联产(combined cooling, heating and power,CCHP)系统与微电网的结合有利于促进消纳可再生能源,为了提升CCHP型微电网的经济性、环保性和稳定性,提出了两阶段优化调度模型。离线优化阶段基于需求侧响应策略,建立了基于归一化法向约束法的多目标规划模型,并用熵权-TOPSIS法筛选最优结果。在线优化阶段建立了基于动态矩阵控制算法的有限时域优化模型,对离线优化结果进行跟踪优化和反馈校正,以降低不确定性因素的影响。最后,设计对比方案进行分析,验证了所提优化模型的有效性。

变工况模型下的CCHP设备容量和运行策略优化

冷热电联产系统(CCHP)运行策略的经济性同时受到能源转换设备模型的准确性和容量合理性的影响.为了实现在变工况条件下CCHP设备容量和运行策略的整体优化,提出了一种新的方法对偶单纯形法-遗传算法(DSM-GA).首先,以能量流动为基础,建立了能够反映设备性能和负载率之间非线性关系的优化配置模型.其次,构建了用于对比分析不同条件下优化结果的评价指标.最后,以西安某工业园区为场景,用DSM-GA对优化配置模型进行了求解,并对结果进行了分析.研究结果表明:DSM-GA可有效进行变工况条件下设备容量和运行策略的整体优化,且求解速度显著快于常规算法GA的求解速度;所建模型考虑了设备的变工况特性,可以提供更为合理的运行方案;CCHP在原动机热电比与负荷热电比接近时才具有较大优势.

考虑负荷综合需求响应的CCHP-SESS双层优化配置

能源低碳转型的时代大背景下,清洁能源持续向规模化、集约化发展。针对包含多种清洁能源的冷热电联供系统(combined cooling heating and power,CCHP)微网与共享储能电站的协同优化调度问题,考虑不同类型负荷的耦合特性以及综合需求响应对其激励作用,提出构建一种供需协同优化的CCHP-共享储能电站(shared energy storage station,SESS)双层经济调度模型,并提出一种考虑电满意度、热和冷舒适度的综合满意度指标。双层模型中,上层主体为CCHP微网,下层主体为共享储能电站,采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件对其实施降维,并以大M法引入二进制变量将非线性约束线性化,转为混合整数线性规划模型后调用CPLEX进行求解。以新疆某园区CCHP-SESS系统作为算例,仿真分析与验证结果表明,考虑综合需求响应可有效改善负荷功率分布,实现清洁能源出力特性与负荷需求响应特性的高效拟合,缓解供能压力;提出的CCHP-SESS双层优化配置方法通过协调上下层不同利益主体的能量分配,可有效降低CCHP微网的运行成本,同时增加共享储能电站收益,提升清洁能源消纳水平,确保系统供能稳定性。

耦合风光储及热泵的CCHP系统集成优化与运行特性研究

为提高可再生能源的有效利用和冷热电联供系统的综合性能,在天然气冷热电联供系统中引入光伏电池、风力发电、地源热泵和储能单元,构建一种耦合可再生能源的天然气冷热电联供(wind-solar-storage and heat pump,combined cooling,heating and power,WSSH-CCHP)系统,利用层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)建立考虑能效、经济及环境性能的综合评价指标,采用混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)算法,对该系统进行设备选型、容量配置及运行策略协同优化,以分供系统(separate production,SP)为参照系统,以济南市某能源中心为例,分析该系统集成优化效果及其运行特性。研究结果表明,该系统的综合指标优化结果相比SP系统提高37.8%,具有较好的综合性能,为耦合风光储及热泵天然气CCHP系统的发展及其集成优化与运行特性研究提供了参考。

基于AHP-CRITIC法与评分卡模型的RE-CCHP系统综合性能评价

随着“碳达峰,碳中和”工作的推进,我国将大力实施可再生能源替代行动,将可再生能源与传统的冷热电联供系统结合成为未来能源发展的新趋势。但是新能源发电具有的不确定性、波动性,使得系统能源利用率降低且增加了运营成本,同时现有的评价指标和方法尚不完善,文中首先以能耗性、环境性、可靠性、经济性和社会性为目标建立综合评价体系,分别采用层次分析法和CRITIC法计算指标的主客观权重,提出一种通过动态组合赋权法构建评分卡模型的综合评价方法。选取新疆某地区建筑作为研究对象,建立评分卡模型对不同的系统方案进行打分排序,并通过灵敏度计算验证该评价方法的可行性。研究结果将为我国可再生能源冷热电联供系统的建设与评估提供一定价值。

一种缩小CCHP系统优化调度解空间的方法

在冷热电联供(CCHP)系统中以生物质作为燃气发电的燃料,建立同时考虑光伏、风电消纳、储能电池寿命、CO_(2)排放与电网能量交互及各产能设备间不同能量形式的转换关系等因素的CCHP系统多目标日运行调度模型,针对混合热电(FHL)运行模式解空间偏大的问题,提出通过剔除明显不经济、不环保、不可能的运行工况来缩小每时段解空间的方法,提高了计算效率和获得全局最优解的可能性。在此基础上,采用改进权重的变学习因子粒子群算法求出算例系统的调度方案,结果表明,该文所提方法不仅缩短了FHL运行模式的求解时间,还能使该运行模式获得更好的经济和环境收益。

基于改进麻雀搜索算法的CCHP型微电网优化调度

随着能量多级利用技术的发展,冷热电联供(CCHP)型微电网被广泛地应用,其能源间合适的出力调度显得极为重要。传统的麻雀搜索算法(SSA)求解时易出现局部最优的问题,因此在麻雀搜索算法的基础上进行了改进。首先,为提升种群的多样性,通过反向学习策略对种群进行了优化;其次,为了避免求解时算法陷入局部最优,通过纵横交叉策略对寻优过程进行了优化;然后,以典型日调度运行一天成本最低为目标函数;最后,设定各出力源的爬坡约束、储能设备的充放电效率等为约束条件,利用反向学习及纵横交叉策略改进后的麻雀搜索算法求解CCHP型微电网调度模型。对比传统SSA、粒子群(PSO)和鲸鱼算法(WOA)仿真结果发现改进的SSA在收敛速度和全局搜索能力上效果更优。

基于改进型以热定电模式的CCHP系统最优运行方法研究

冷热电联产(CCHP)系统是提高能源集约使用效率,深化能源体系转型,实现“双碳”目标的重要方式。搭建了含有微型燃气轮机、光伏发电单元、燃气锅炉和蓄电池组等在内的CCHP系统模型,基于常见的以热定电运行模式和以电定热运行模式提出了改进型以热定电运行模式。所提运行模式能有效提升系统运行的经济性和系统能源管理的有效性,实现更高的能源节约率。

考虑[火用]损失的三联供系统容量配置与运行模式研究

节能减排一直是世界各国持续关注的热点问题,综合能源三联供系统因其具有更高的一次能源利用率而被广泛应用。针对综合能源三联供系统的容量配置和运行模式规划问题,提出考虑[火用]损失的综合性能指标作为优化的目标函数,从高效、低碳、经济三个方面进行综合优化。以燃气轮机的容量和运行模式为设计变量,建立综合能源三联供系统容量配置与运行模式研究模型。将此方法应用到某宾馆建筑的联供系统进行分析,研究结果为:燃气轮机的最佳容量为200 kW,热电结合是最优的运行模式。在该模式下综合能源三联供系统较传统供能系统[火用]损失率降低3.5%,年综合碳排量减少593.7 t,年经济成本节约29.8万元。该方法能够全面、客观地分析某容量、某种运行模式下的系统性能,为解决联供系统的运行规划问题提供参考。

生物质能与冷热电气联产耦合系统研究进展

当前冷热电联产系统广泛与生物质气化、生物质厌氧发酵、生物质直燃等生物质能利用技术相耦合。合理耦合后不仅能发挥生物质资源储量大、分布广、可再生、低污染、利用方式多样等优点,更因生物质资源相较太阳能、风能等独有的可运输、可储存特点,可轻松实现冷热电的高效稳定输出,克服当前太阳能、风能等可再生能源利用时,由于可再生能源自身固有的时间不稳定性、空间不稳定性所带来的系统稳定性差的问题。凭借高能源利用率、低污染、运行稳定等优点,将生物质能利用技术与冷热电联产系统耦合越来越受到研究人员的青睐。该文综述了耦合生物质资源能源化利用的冷热电气联产系统的发展基础、系统集成、系统运行模式、系统多维评价及系统优化,结合当前研究现状,从多方面预测了相关系统的发展方向,为相关系统的推广与发展提供参考。

“双碳”目标下新型医疗废物气化多联产系统3E分析

基于传统医疗废物气化多联产机组(常规方案),提出了2种耦合碳捕集与封存(CCS)的低碳方案1和方案2。从能量、[火用]和经济性(3E)角度对3种方案进行对比。针对最优的方案2开展[火用]流分析,并讨论了烟气再循环比对系统性能的影响。结果表明:相较于常规方案,方案2在净发电效率降低15.38%的情形下,整体[火用]效率提高了7.18%;低碳方案2的动态回收期比方案1的减少3.12a,净现值增加590.60万元;方案2在保证机组良好性能的同时可实现低碳排放的目标,且具有较高的经济收益;增大烟气再循环比可提高集成系统的经济收益。

冷热电联产CCHP综合评价模型的研究

为了科学评价冷热电联产系统,本文提出了一种考虑工程多方面属性的综合评价方法—混合灰色关联多层次综合评价法。该方法综合了几种常用评价方法的优点,建立评价冷热电联产系统的综合评判模型,采用层次分析和灰色关联相结合的方法进行数据分析,并用模糊隶属关系将定性指标定量化,从而提高了优选方案的准确性。

激励CCHP参与需求侧管理双向峰谷定价模型

削峰填谷是需求侧管理的主要目标,而峰谷电价是激励用户参与削峰填谷的有效措施。由于冷热电联供系统的运行特点,针对其制定双向峰谷定价将更为有效,激励其获取良好经济性,改变其供能方案和购售电交易计划,从而改变其接入电网母线的日负荷曲线。通过基于最小二乘法的误差相对值刻画日负荷与其均值的偏离程度,定义该误差值的变化率作为负荷曲线满意度;统一电价和峰谷电价条件下,比较联供系统经济性差异,定义冷热电联供系统满意度。为了综合考虑联供系统的调节效果,建立联供系统与负荷曲线的联合满意度为目标的峰谷定价模型。仿真结果表明,双向计量峰谷电价的合理定价,可促使联供系统调整调度方案,并获取改善的母线负荷曲线。均衡权重的联合满意度模型所定峰谷电价比不同权重的更能使联供系统积极响应,削峰填谷效果更优。

太阳能与压缩空气耦合储能的燃气轮机CCHP系统特性

针对燃气轮机冷热电联产系统在"以热定电"运行方式下可能造成的电能过剩和部分负荷时效率不高等问题,该文提出一种太阳能与压缩空气耦合储能(solar andcompressed air energy storage,S-CAES)的燃气轮机冷热电联产系统。通过燃气轮机冷热电联产系统典型变工况模型和储能系统的Aspen Plus分析模型,获得S-CAES燃气轮机冷热电联产系统的变工况特性;讨论了各子系统的变工况特性和耦合系统在不同储能率下的运行性能,比较了储能系统释气流量调节与空气透平入口温度调节两种调节方式对系统性能的影响。将S-CAES燃气轮机冷热电联产系统用于华南地区某宾馆建筑进行案例分析,结果表明:与无储能燃气轮机冷热电联产系统相比,在夏季、过渡季、冬季典型日,该系统每天分别节约能量16.57、15.94、11.87GJ;平均能量利用率分别提高5.68%、7.88%和4.69%。

液化天然气CCHP系统的乙烯-丙烷级联动力循环及工艺模拟

文中提出了一种适用于LNG冷热电联产系统的两级乙烯-丙烷级联朗肯动力循环,并采用HYSYS软件对这一级联动力循环进行了工艺模拟,LNG的流量为219kg/h时,共可以产生电力14.06W,并向空调供冷50.24kW。与不采用冷量回收的装置相比,总的能量利用率从83.22%提高到了85.17%。这说明级联式动力循环通过梯级利用LNG的低温冷能,并回收烟气排放的一部分废热,使系统获得了高的发电、供冷效率。

冷热电三联供(CCHP)分布式能源系统建模综述

冷热电三联供分布式能源系统(CCHP)由于其高效、清洁、可靠的优点在能源行业日益受到重视。系统建模是CCHP系统的重要研究方向。将基于不同层次的CCHP系统建模加以分析、总结,将建模目的与建模层次和建模方法联系起来,回顾了国内外CCHP系统建模研究现状。重点讨论了基于全系统的运行模型,并对典型建模过程加以阐述。最后根据CCHP系统自身特点,总结了科学的建模方法并对重点研究方向做出了展望。

考虑源荷不确定性的CCHP型微网多目标优化调度

为提高冷热电联供(Combined Cooling Heating and Power,CCHP)型微网的综合运行效益,建立了以运行费用最小和二氧化碳排放量最小为目标的优化模型。针对源荷的不确定性,提出了基于误差场景整体生成与缩减的典型场景获得方法,并引入伪F-统计(Pseudo F-statistics,PFS)指标用于确定最佳场景缩减数目。实例计算表明,与不考虑源荷不确定的确定性优化方法相比,所提方法在应对源荷的不确定性上具有较好效果,运行费用平均下降0.31%,二氧化碳排放量平均下降4.85%。此外,计算分析表明,应用PFS指标确定最佳聚类数目可以找到模型应对源荷不确定的能力与计算时间之间的平衡点,提高模型计算效率。

微燃机冷热电联供(CCHP)系统产品成本分析

微型冷热电联供系统的产品成本是系统运行经济性的主要影响因素,不同的流成本的定价方式对产品的成本确定有较大的影响。在建立了微型燃气轮机关联矩阵的基础上,利用传统的成本定价原则和能级分析定价原则分别计算了系统在充分补燃和完全不补燃情况下的的产品成本,定量地分析了两种不同定价方式对系统产品成本的影响。