广义预测控制在MGT-CCHP系统中的应用研究

针对微型燃气轮机冷热电联供系统(MGT-CCHP)大热惯性、多变量间强耦合、非线性和时变性的控制难点,在集总参数简化模型基础上,提出了两种基于阶梯式广义预测控制(SGPC)的控制策略。第一种充分发挥GPC处理多变量耦合系统的优势,设计了多变量协调GPC控制器。第二种遵循MGT-CCHP系统的物理连接,分别为微型燃气轮机和制冷机设计了两个独立的GPC控制器。基于MATLAB进行的80 kW MGTCCHP系统仿真结果表明,与解耦PID控制相比,所设计的两种预测控制策略能够快速响应负荷以及冷热水温度变化、超调量和系统间耦合波动较小,更好地保证了MGT-CCHP系统经济可靠运行。

多变量DMC预测控制在MGT-CCHP系统中应用

MGT-CCHP系统可以减少温室气体排放,具有节能、环保和高安全性等优势,是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型分布式能源的最佳方式之一。将MGT-CCHP系统作为研究对象,通过多变量动态矩阵(DMC)进行预测控制,结合S函数,用Simulink仿真模型,合理选取控制参数,可有效地控制MGT-CCHP模型,较快地跟踪期望值,达到预期的控制效果。

微燃机-冷热电联供机组的Hammerstein模型及非线性广义预测控制

为研究微燃机-冷热电(MGT-CCHP)联供机组动态运行特性及控制策略,采用Hammerstein模型结构快速辨识其非线性动态特性,并将非线性动态特性以串联的非线性静态模型和线性动态模型表示.采用逐步回归法确定动态模型阶次并采用粒子群算法辨识模型参数,得到易于复现的块结构化模型.基于Hammerstein预测模型,设计了MGT-CCHR冷负荷跟踪非线性广义预测控制器.利用Hammerstein模型分块描述对象静态与动态特性的结构特点,将非线性广义预测控制转化为线性广义预测控制与非线性静态函数求根问题,使控制量求解简化.通过与最优参数PID控制器的仿真结果比较表明,所设计的非线性广义预测控制器具有改善冷负荷跟踪性能和节能控制的效果.

基于增广ε-约束法的冷热电联供系统容量优化配置

冷热电联供(combined cooling, heating and power,CCHP)系统不合理的容量配置可能造成系统机组停开机率失衡、投入容量不足或过分冗余等问题,对供能可靠性、经济性及推广性产生威胁,为此建立了综合考虑多种排放物排放量和总成本的CCHP容量优化配置模型。首先建立融节能性、经济性、环境性为一体的综合评价指标(integrated evaluation index,IEI)体系,采用增广ε-约束法的解析类优化方法求解CCHP容量优化配置模型,并对多种常见帕累托折中解的决策计算结果进行二次折中权衡方案筛选;继而以某园区用能特征为依据展开CCHP容量优化配置模型仿真。结果表明利用该模型可实现CCHP系统能源的优化利用。

考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法

在当前可再生能源大量接入的背景下,燃气轮机与电转气等技术的发展使得电-气综合能源系统的耦合度逐渐加深,对系统的可靠性要求也日益提升。针对风电和光伏等分布式电源接入的场景,提出了一种考虑供能可靠性的电-气综合能源系统规划方法。首先对燃气轮机技术进行分析和建模;其次,考虑系统柔性负荷产生的能量短缺成本,计及辐射状网络供能可靠性,建立以投资成本、维护成本和可靠性成本为目标的优化规划模型,对配电网线路、配气网管道和CCHP厂站等进行选址定容,引入辅助变量,对模型进行线性化处理,得到混合整数线性规划模型;最后对改进的12节点配电网和10节点配气网进行二阶段规划仿真,验证了本文所提方法的可行性和有效性。

基于TRNSYS的气候变化下“冷-热-电”联供系统运行优化

气候变化导致的极端天气给建筑负荷和冷、热、电联供(combined cooling heating and power, CCHP)系统供能策略带来很大的影响,以上海市某医院为主要研究对象,采用PRECIS软件预测该地区2025至2100年的温度变化,利用TRNSYS软件搭建医院能耗模型计算气候变化影响下的全年逐时负荷,构建了考虑负荷变化影响的“冷-热-电”联供系统运行优化模型,最终生成适应气候变化的供能系统运行方案。负荷预测结果表明,极端高温现象导致建筑的冷、热负荷呈现波动变化趋势,可能造成供需失衡,即夏季高温制冷不足和冬天暖冬供暖过剩的问题。与传统优化模型相比,该模型生成的系统协同运行方案可以增强用户体验,实现降本增效。