基于全生命周期评价的冷热电联供系统优化研究

天然气与太阳能互补是提高能源利用率和实现节能减排的有效方法,该文构建一种光-气-储互补的冷热电联供(CCHP)系统。基于全生命周期理论,以一次能源节约率、总污染物减排率为目标函数,建立冷热电联供系统优化模型,应用遗传算法对系统变工况运行下的容量配置进行优化;将物质回收阶段纳入全生命周期评价,并在运输阶段考虑燃料运输。结果表明:经优化后,CCHP系统电跟随(FEL)策略可实现较好的节能减排效益。分供(SP)系统在物质回收阶段对环境的影响微乎其微,CCHP系统燃料运输能耗量远低于SP系统。

冷热电联供系统的变工况双层协同优化研究

以冷热电联供系统(CCHP)的逐时供需关系为基础,构建经济性评价指标,采用枚举法与遗传算法相结合的双层协同运算方法优化系统配置容量,提出合理的内燃机配置方案。结果表明,经过双层协同优化的冷热电联供系统具有明显的经济优势,年总成本节约率提升至69.87%,同时减小了内燃机启动负荷,延长了26.47%的运行时间。

多时间尺度滚动优化在冷热电联供系统中的优化调度研究

为解决可再生能源和用户负荷波动所造成的能量供需不平衡问题,该文提出多时间尺度优化运行方法。该方法建立“日前-日内滚动-实时调整”的三阶段优化模型来逐级优化机组出力,日前阶段考虑环境成本,日前优化以日运行成本最低为目标,日内滚动优化以滚动控制时域内购能成本和机组出力变化惩罚成本最低为目标,实时调整优化以设备功率总调整率最小为目标,最终得到设备的实时平滑出力计划。日前阶段比较不同的系统结构对CCHP系统日运行成本的影响,并确定了最佳的系统结构。仿真结果验证了所提策略的准确性,优化结果显示:多元储能模式能降低CCHP系统的运行成本;多时间尺度滚动优化不但能提高CCHP系统的运行经济性,而且能减小设备的功率波动,减小设备运行损耗。

计及风光储的冷热电联产综合能源系统低碳经济优化

为解决能源危机,中国大力发展综合能源系统,以期进行多能协同互济,实现节能降碳。主要研究计及风光储的冷热电联供系统多目标优化调度问题。首先,从经济和碳排放2个不同的角度出发,建立经济目标函数和环境目标函数,构造考虑风光储的冷热电联供系统多目标优化配置模型以及相应的约束条件;然后,提出增强的非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ),通过引入支配强度和方差因子,提高算法求解效率和求解精度;最后,以辽西某地正在运行的冷热电联供系统为例进行仿真分析,验证本文所提模型和方法的有效性。

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。

基于多种余能资源的冷热电联供系统设计与优化

当前工业园区针对不同介质、等级的余能进行了针对性的利用来满足用户单一的能量需求,这样的利用方式通常规模小、能量转换形式单一,且未对余能进行深度利用,因此余能利用率较低。对具体余能资源类型进行分析,由余能发电、余能制热与制冷技术形成综合能源供能系统,并构建双层优化算法模型,第一层采用遗传算法优化设备容量变量,第二层采用数学规划求解方法优化各设备24 h逐时出力。基于3种设备组合场景进行优化,案例结果表明通过对余能进行多方式利用,完成冷热电联供,可在增加少量投资成本的情况下,节省大量外部购能费用。在发电机组中,余能介质对烟气型有机朗肯循环机组产生较大影响,用户电需求对热水型有机朗肯循环机组容量产生较大影响;在余能供冷热场景中,由于蒸汽资源品位更贴近用户热需求,热水资源品位更贴近用户冷需求,蒸汽型吸收式热泵和热水型吸收式制冷机的容量一般较大。该优化方法可为工业余能的高效利用提供经济、可靠的优化工具。

计及环境成本的含储能冷热电联供系统多目标优化和运行策略研究

冷热电联供(combined cooling,heating and power,CCHP)系统能够同时满足用户冷热电负荷需求,实现热量梯级利用和能量高效供给。但CCHP系统内部能量耦合程度高,各种能量间相互影响,为CCHP系统的容量配置和能量高效供给带来挑战。为此,建立了含储能和可再生能源的CCHP系统,提出2种余热优先利用运行策略,采用多目标遗传算法对系统设备容量进行优化确定,并对各类运行指标进行分析。结果表明:运行策略二(回收余热优先供热)的“3E”综合指标为0.344高于运行策略一(回收余热优先制冷);运行策略二的年值节约率为4.5%经济性优于运行策略一;运行策略二的各类污染物减排率均高于运行策略一,表现出良好的环境效益。

生物质气化耦合固体氧化物燃料电池的冷热电联供系统的性能分析

为提高联供系统的一次能源利用率和降低CO_(2)排放,大力发展清洁高效能源转换技术,该文提出一种基于生物质气化耦合固态燃料电池的冷热电联供系统。建立热力学模型,给出设计工况下系统的运行及结构参数,选取系统关键运行参数对系统的热力学性能、经济及环境性能进行分析和评价。结果表明,在设计工况下,系统发电效率和㶲效率分别为55.53%、51.84%;CO_(2)排放率和一次能源节约率分别达到0.4944kg/(kW×h)和42.7%;在研究的参数范围内,提高生物质流量会增加系统输出但同时降低了系统性能;降低空气当量比和增加蒸汽生物质比系统经济和环境效益会变好;水碳比的变化对燃料电池输出电压有负面影响但对联供系统影响不大,燃料利用率的增加对系统综合性能有积极影响,联供系统性能受气化参数和燃料电池运行参数影响明显。

基于350 MW超临界机组的冷热电联供系统研究

冷热电联供是实现能源梯级利用的有效方式,是未来重要的发展方向,受到广泛关注。以严寒地区某350 MW超临界机组的抽汽凝汽式汽轮机为基础,在保证灵活供热的条件下,抽取合适参数的蒸汽,作为溴化锂双效吸收式制冷系统的驱动热源。建立冷热电联供系统(combined cool,heat and power system,CCHP)模型,对系统的供热煤耗、热网供热量、一次能源利用率进行计算分析。结果表明,严寒地区冷热电联供系统具有可行性和有效性,可为将来发展冷热电联供系统提供参考。

基于动态调整惯性权重粒子群算法的冷热电联供系统运行优化

为实现能源梯级利用、冷热电联供系统优化运行,将基本粒子群算法、改进粒子群法、动态调整惯性权重的粒子群(IDWPSO)算法进行对比。结果表明,相较于其他两种算法IDWPSO算法在收敛速度与精度方面都有更好的表现。建立以运行成本和环保成本最小为目标的冷热电联供系统模型,并采用IDWPSO算法优化。结果表明,在满足系统负荷与约束条件下,IDWPSO算法优化后的系统综合成本有所降低,对CCHP系统优化运行具有指导意义。

基于全年负荷的冷热电联供系统优化分析

以石家庄市某办公楼项目的冷热源系统为研究对象,根据实际使用情况,采用能耗分析软件DeST模拟计算本建筑的全年冷、热、电负荷。根据负荷特性合理选用燃气分布式冷热电联供系统(Natural Gas Combined Cooling, Heating and Power)的形式及设备。通过分析比较燃气分布式冷热电联供系统方案与常规冷热源方案的年平均能源综合利用率及运行费用,燃气分布式冷热电联供系统具有平均能源综合利用率高、运行费用低的优点。燃气分布式冷热电联供系统可以缓解夏季天然气冗余、冬季天然气供应短缺的季节消耗不平衡的矛盾,有效地削峰填谷缓解电力紧张。

微燃机冷热电联供系统(CCHP)的建模及仿真研究

本文用matlab中simulink和人工神经网络为工具,分别建立了微燃机和烟气型溴化锂吸收式机组模型,以全年时间环境温度为变化条件,微燃机全工况下得到CCHP系统仿真结果,为以后优化运行打下基础。

融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法

提出一种融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法。首先基于楼宇蓄热特性,构建了一种虚拟储能系统模型。进而,将虚拟储能系统集成到楼宇微网优化调度模型中,通过在温度舒适度范围内对楼宇室温进行优化调节,实现对楼宇虚拟储能系统的充放电管理。最后以夏季制冷场景为例,对两种典型楼宇微网算例进行经济优化调度分析。结果表明,所提融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法可以在保证温度舒适度的前提下充分发掘楼宇参与微网经济优化运行的虚拟储能潜力,可在一定程度上降低微网运行成本。

冷热电联供系统多元储能及孤岛运行优化调度方法

建立以电能、风能、太阳能、天然气和储能为能量互补形式的冷热电联供系统。针对并网运行时的营运成本最小化问题及孤岛运行时能源利用率最大化问题,提出多能互补系统综合优化调度策略。根据不同时间尺度的冷热电联供系统平衡方程相结合的方法提出多元储能技术,更新原有的调度计划,降低系统运行成本,同时通过计算负荷温度变化率得出系统负荷中的冷热惯性及冷热电联供系统自身能量储备,与储能设备共同实现负荷预测、风光功率预测波动抑制以及对阶梯电价的适应,构成多元储能系统。提出适用于孤岛运行时冷热电联供系统目标函数以及孤岛运行时的优化调度策略,实现孤岛运行下能源利用率最大化。最后利用CPLEX数学规划方法对所提控制策略进行了仿真验证。

含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化

利用区域综合能源系统提高负荷侧运行灵活性是提升电力系统内高比例可再生能源消纳能力的重要技术手段,并且区域综合能源系统内的储能设备可以通过解耦热电联系来有效降低运行成本。用场景分析法对可再生电源出力随机性进行建模,以揭示可再生能源的随机波动性对含有冷热电联供的区域综合能源系统的运行优化所带来的影响。在考虑系统内设备特性后,建立了包含能源转换设备、能源储存设备在内的区域综合能源系统模型,并采用Yalmip工具箱和商业软件Cplex在MATLAB中进行了仿真分析,求得了系统内各个单元最佳出力、机组组合和不同调度模式下总运行成本。仿真算例表明,含有冷热电联供的区域综合能源系统可以通过储能设备有效解耦其热电运行约束,充分发挥区域综合能源系统依附能源互联网运行所带来的经济优势,提高能源利用效率。

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。

国内冷热电联供系统现状和发展趋势

燃气驱动冷热电联供系统基于能量梯级利用,具有提高能源综合利用率、减少污染物排放的优点,同时对调整我国的能源结构、缓解夏季供电紧张具有重要意义。介绍冷热电联供系统的国内外应用研究现状及系统设备种类。针对北京、上海地区已建成冷热电联供系统进行了调研,通过对北京、上海地区已建成冷热电联供系统的建筑类型、动力系统选型、负荷匹配情况进行统计和分析,总结出国内冷热电联供发展的部分特点,并对冷热电联供系统的应用局限和发展前景提出了看法。

基于多变量相空间重构和卡尔曼滤波的冷热电联供系统负荷预测方法

文中设计一种新型的基于多变量相空间重构和卡尔曼滤波的冷热电联供系统负荷预测方法。首先选择冷热电负荷及与负荷密切相关的天气因素的历史时间序列组成多变量时间序列,然后运用混沌理论和C-C方法重构多变量相空间,最后建立多变量相空间的自回归模型并采用卡尔曼滤波方法预测冷热电负荷。以中国北方某医院冷热电联供系统的8月份历史负荷数据和天气数据验证该冷热电负荷预测方法。结果表明,与采用单变量相空间重构和卡尔曼滤波预测方法相比,文中设计的负荷预测方法充分考虑冷热电负荷中多个变量的相互耦合关系,可有效提高负荷的预测精度。算例分析验证了该冷热电负荷预测方法的可行性和有效性。

北京分布式能源冷热电联供系统并网交易研究

结合分布式能源冷热电联供(CCHP)系统在北京市的发展状况,重点探讨了其电力并网交易的问题。文中构建了CCHP系统并网的电价体系,提出了收取系统备用费的建议,探讨用会计成本和长期边际成本2种方法制定基本电价的计算模型。通过比较分析,认为采用长期边际成本定价的方法更能体现电网实际成本的增加,并以此模型来计算基本电价,按照北京电网的有关数据计算出了不同并网电压等级下的备用费收取额度。分析了CCHP系统的环境效益,最后提出了CCHP系统与大电网的并网交易模式和电价政策。

太阳能冷热电联供系统的策略评估和优化配置

冷热电联供(CCHP)系统相比于分供(SP)系统而言,具有能效高、污染少,可以实现能源的梯级利用等特点,成为未来分布式供能系统的发展趋势。文中将太阳能与CCHP系统相结合,设计了光伏光热一体化联供(PVST-CCHP)系统和太阳能综合利用联供(PVCU-CCHP)系统,并构建了以热定电和以电定热两种运行控制策略。基于全寿命周期法,建立了能源、环境、经济和综合评估的多指标评价体系。以SP系统作为参考,利用算例对PVST-CCHP和PVCU-CCHP系统的运行策略进行了评估。在此基础上,采用粒子群优化算法对最优联供系统的机组台数和燃气轮机容量进行了优化配置,实现了联供系统的综合效益最大化,为太阳能的综合应用提供了参考。