基于预测负荷的暖通空调系统优化调度

随着我国“双碳”目标的提出,公共建筑能耗低碳化成为重点研究领域,其中基于冷热负荷预测结果优化供能系统调度策略是实现“按需供能”的有效技术手段。针对公共建筑,基于热阻法构建了冷热负荷预测模型,根据负荷预测结果,采用改进粒子群优化(PSO)算法对复合冷热源供能系统的负载、水网供回水温度和流量、阀门开度以及泵组启用台数进行迭代寻优,以供能系统运行成本、机组寿命和环保性为优化目标提出全工况最佳运行策略。基于研究成果对某公共建筑冬季供热系统进行节能改造,可在满足建筑热负荷、平衡水力工况和延长机组运行寿命的同时,分别实现降低泵组功耗10.66%、系统运行成本21.52%。结果符合理论实际,证明了所提方法的可行性与有效性,为公共建筑的按需供热、节能运行提供了有效参考。

以再生水为热源的热、冷、水同输联供系统应用前景分析

为应对水污染及水资源缺乏问题,响应国家低碳、环保、节能、减排、综合高效等能源政策,提高再生水循环利用率及可再生能源在供热(冷)领域的利用率,利用再生水水质较好,水温、水量相对稳定的特点,将再生水厂作为综合能源站,通过预制保温层球墨铸铁管等新型管材输送至城市用热(冷)负荷末端。经分布式热泵机组取热(冷)后,再生水水质和水量基本不变,可进一步作为城市景观用水、工业用水等;水热冷同输联供系统利用长输管网输送,可实现再生水、热(冷)单管同输,投资降低,节能运行;分布式热泵机组根据末端负荷需求一机多用、高效节能,经济运行;换热后的再生水可再利用,增加再生水资源综合利用率。水热冷同输联供系统实现了再生水的高效综合利用,同时供热、供冷和供再生水,提高了能源的综合效益,打破了常规行业壁垒,具有一定的推广意义。

需量电费影响下的CCHP系统深度强化学习运行优化

在全球能源紧张的趋势下,冷热电三联供(combined cold,hot and power,CCHP)系统因能源可梯级利用和一次能源利用率高的优势日益受到重视。然而,由于影响因素复杂、多变,特别是需量电费的存在,CCHP系统以现有控制手段和实时满足用户侧供能需求的前提下难以以经济性目标运行。为了在考虑需求电费的条件下最大限度地降低运行成本,提出基于TD3算法的CCHP系统控制策略优化方法,对系统的各个设备进行建模,将CCHP系统运行优化问题转化为马尔卡夫决策问题,利用TD3算法求解,并进行实例验证分析。结果表明,考虑需量电费的TD3代理良好地平衡了需量电费和实时运行费用,且具有泛化性;相较于历史运行策略和不考虑需量电费的TD3代理运行策略,总运行成本分别降低了41.5%和8.6%。研究结果为减少农业供能成本、提高经济性提供了新的解决方案。

基于多层分水盘结构的冷热饮水机能效提升方法

为提升储存式冷热饮水机的冷水释放能力及降低能耗,本文提出采用多层分水器替换单层分水器,延缓饮水机冷罐内常温水与冷水之间混合强度的实验思路。建立了多层分水器中结构参数与各层冷水温度、冷水量的数学关系,以及多层分水器结构参数的优化方法。给出了对于现有采用单层分水器储存式冷热饮水机,替换为多层分水器的优化设计实例;进行了样机的制作与性能测试。实验结果表明:在环境温度为32℃,冷水量释放能力相同的情况下,优化后的储存式冷热饮水机待机能耗可下降15%。

基于热备用线路的联合备用电源自动投入方法

针对城市电网电缆线路大量使用后造成容性无功过大的问题,提出基于热备用线路的联合备用电源自动投入方法。在电源侧和负荷侧配置备自投装置,通过两者配合动作,既能解决变电站容性无功过高,改善变电站电压水平,提升电网整体运行水平,又能有效避免主供线路永久故障时大面积停电事故的发生,实现电网自愈,提高供电可靠性。

公铁冷链联运装备供电关键技术研究

国家对多式联运和冷链物流的发展提出明确要求,并出台相关政策进行促进和落实。针对公铁冷链联运装备供电技术,介绍了国内外运输装备和供电技术现状及发展趋势;提出了为公铁两用货物运输车量身打造一套智能供电系统,以实现车辆自发电、供电控制和车辆信息远程实时监测。智能供电系统利用了铁路机车富余牵引动能提供能量输入,通过轴端大功率发电机将动能转换成为电能,储存于蓄电池中,供制冷机组使用。基于多场景的用电工况需求,智能供电系统配置包括10 kW发电装置、576 V/43 Ah锂离子电池储能装置、40 kW不间断电源装置及监测装置;采用了能源转换、电能存储、电源输出控制、智能充电和车辆信息远程实时监测等五项关键技术。通过对智能供电系统样机进行测试试验,在车速为69 km/h时,发电机空载电压为501 V,负载电压为452 V,功率超过10 kW,充电机效率约为90%;智能供电系统供电的起始车速为27.6 km/h,储能装置的充、放电保护荷电状态限值分别为95%和15%;智能供电系统的模拟运用工况20 kW间歇供电、模拟救援工况40 kW短时供电和车辆信息远程实时监测功能得到验证。

冷热联供系统在生猪屠宰加工项目上的应用分析

生猪屠宰加工项目既消耗大量热量又需要对加工间进行降温除湿操作,其制冷系统的冷凝排热一般较大,此类项目冷热联供系统非常具有优势,但往往都是按照理论计算进行对比分析,由于此类项目能源消耗和运营模式、产能等关联较大,理论数据可能会出现偏差,本文整理分析了某项目制冷系统及热泵系统的实际运行数据,比较了实际的能效及投资回报周期,并为此类项目冷热联供系统的设计提出了一些建议。

微型冷热电联供系统的优化运行

研究了以燃气内燃机和吸附制冷机为核心的微型冷热电联供系统.以满足冷、热、电负荷需求时能源运行成本最低为优化目标,建立了联供系统经济最优化模型.并以应用场合负荷需求作为计算基础,得出具体的联供系统最优化运行策略.研究结果表明:联供系统具有良好的热经济性;联供系统最优化运行模式与能源价格有关,在天然气价格不变时,电价越高,联供系统运行经济性越好.

与电力系统协同区域型分布式冷热电联供能源系统集成方案

在分析了分布式冷热电联供系统(DES/CCHP)的研究和发展面临的新机遇的基础上,提出了与电力系统协同的区域型DES/CCHP的总体集成思路和技术集成方案。通过变结构的集成方式来实现系统结构与功能的协同优化,提出了多个区域型DES/CCHP、区域内其他形式的分布式能源系统、多源链式微网、多源环状热网和大电网的整合集成技术,并通过能源利用流程的动态组合,提出了协同互补运行方式。为清洁能源的高效、梯阶、互补利用及分布式可再生能源的规模化应用提供一种通用的集成方案。该集成方案将在湖南省创建国家示范性工程中得到应用。

分布式冷热电多联供系统的经济运行

分布式冷热电多联供系统中冷、热、电负荷的变化和平衡具有不同的特性和规律.基于冷、热、电负荷不同平衡要求,在总供能周期内,满足机组运行约束下,以系统各供能单元的联合供能成本最小为目标函数,求解最优供能方案;将分布式供能系统分为联合供能系统、区域供能系统和"配网供电,空调供热"的传统分供系统三类,以南方某大型居民区为应用实例,对比标准煤耗量和供能企业经济性2个指标,比较分析3种供能系统的调度结果;表明:该文提出的联合供能方式能显著提高一次能源利用率,具有良好的社会综合效益.

中国低碳能源格局中的天然气

2009年底的哥本哈根会议开启了世界走向低碳能源的新时代。为此，分析了低碳时代世界及中国一次能源构成的变化情况，结论指出：在控制温升不超过2℃的情况下，要求把能源消耗产生的COz控制在100×10^8t／a，这将导致目前石油、煤、天然气、核能与可再生能源在总能耗构成中的比率逆转和终端用能模式巨变，2020--2050年中国天然气将在工业燃料、商住和民用能源、调峰发电、交通几大领域占据主导或重要地位，并将在冷热电联供分布式能源系统、CNG汽车和LNG汽车技术领域自主创新，领先于世界；中国非常规天然气资源丰富、开发前景看好，自给率可达70％；2020--2030年中国天然气消费规模将达到（4000-6000）×10^8m^3／a，将对世界天然气市场发生积极、正面的影响。

微型燃气透平热电冷联产技术应用的可行性

根据目前大庆油田的实际情况,对两种不同面积的建筑应用微型燃气透平热电冷联产技术进行方案设计,选择合适的微型燃气透平和空调机组,可使能源的综合利用率达到80%以上,达到了高效、节能的目的。

天然气分布式能源系统设计原则及机组配置方案

分布式能源具有广阔的发展前景。介绍了分布式能源的概念和意义及分布式能源的设计原则和选址原则。最后根据冷热负荷的性质及容量和规模大小就工业园区和机场、车站等2种用户,详细介绍了分布式能源系统装机方案及机组选型及配置方案。

欧洲固体氧化物燃料电池(SOFC)产业化现状

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有燃料适用范围广、能量转换效率高(发电效率40%~60%,综合能效≥80%)、全固态结构、模块化组装、零污染等优点,作为固定式或分布式发电可增强电网清洁供电的能力、安全性、可靠性和稳定性.SOFC具有多种不同的结构,其发电规模覆盖几十瓦至百兆瓦,可根据不同的应用场景选择不同的结构,应用场景主要包括固定式发电、分布式供电、热(冷)电联供、交通车辆辅助动力电源等领域.国内的SOFC技术发展较晚,目前已取得一定的研究进展,并且能够自主研发出十几千瓦的SOFC发电系统,但与国际领先水平还有很大的差距,主要体现在输出功率、生产成本及使用寿命等方面.欧洲的SOFC技术处于国际领先水平,具有一批成功实现产品化的公司,通过对其技术和产品的调研,可深入的了解欧洲SOFC技术现状和发展趋势,为国内SOFC技术的发展提供借鉴作用.

基于LNG资源的深圳电能供应模式多元化

深圳大规模地建设燃气电厂、改造燃油与燃煤电厂以及规划分布式供能系统,以期形成LNG条件下多元化的电能供应模式。政府的引导和科学规划,将使新兴的分布式供能系统成为合理高效利用LNG,实现城市循环经济环保节能要求的典范。

液化天然气冷能利用的联合动力循环

针对梯级利用液化天然气(LNG)在气化过程中释放冷能的同时回收烟气中的二氧化碳(CO2)问题,提出一套氮气回热布雷顿(Brayton)循环与乙烯-丙烷二级有机朗肯循环(ORC)联合的冷热电三联供系统。采用数值模拟软件对系统进行模拟计算。分析蒸发压力、蒸发温度、氮气质量流量对系统性能的影响。模拟结果表明,在氮气质量流量为45000 kg×h^(-1)时,系统的净输出功可达到2834.1 kW,热效率为42.7%,㶲效率为35.1%。经济分析结果表明,系统的年度净资产(NE)为4209633.277$,折旧回收期(DPP)为4.23 a。研究成果对环境保护具有重要意义。

冷电联供系统的多目标运行优化

含微型燃气轮机等分布式能源构成的冷电联供系统能够提高用户侧的能源利用效率,是电网实现低碳化发展的重要途径。首先建立了由光伏电池、微型燃气轮机、蓄电池等构成的冷电联供系统在联网状态下的数学模型,并以系统运行费用最小和CO_2排放量最小为目标对系统进行优化研究。所建模型具有非线性、复杂性的特点,采用多目标粒子群算法求解容易陷入局部最优。针对上述问题,基于外部集与差分进化算法改进多目标粒子群算法,使其在求解过程容易跳出局部最优。算例分析对某实验室冷电联供系统进行算例仿真,验证了所提模型和算法的正确性与有效性。

热电联产供热源的优化配置

热电联产能有效提高煤电机组的经济性,减少CO_2的排放。电热比可衡量这类机组节能收益的高低。对一般热用户供热时,通过对比亚临界、超临界、超超临界机组的电热比,以及一次再热机组和二次再热机组的电热比,分别得出了超超临界机组、二次再热机组供热更经济合理的结论。针对热电联产机组的变负荷运行,分析了3类机组适应负荷变化的灵活性,得知超超临界机组更灵活。对高压热用户供热时,二次再热机组供热更经济,可采取切换供热源的方法使供热蒸汽压力适应机组负荷的变化。

基于双联流化床的生物质、垃圾、污泥共气化冷热电分布式供能系统性能研究

农林废弃物、生活垃圾和污泥是农村和小城镇地区主要的含能固体废弃物资源,为了将这些废弃物高效就地处理,结合分布式能源系统优势和流化床具有原料适应性强的优点,提出了一种基于双联循环流化床生物质、垃圾、污泥共气化协同冷热电三联产方法。基于热化学平衡的原理,建立了系统模型,对系统的性能和关键参数开展了分析。研究发现:系统发电效率随双联流化床反应器压比的增加先增加后降低,并且在气化过程中的蒸汽/燃料的比值为1.0时各效率达到最大;气化温度对供冷和供暖效率的影响与发电效率不同,随着气化温度升高,发电效率逐渐降低,但是供暖和供冷的总能量利用效率逐渐升高。本文提出的基于双联循环流化床生物质、垃圾、污泥共气化协同冷热电三联产系统,可为小城镇和周边农村生物质、垃圾和污泥等固体废弃物处理提供一种可行的思路。

多虚拟电厂接入的主动配电系统优化经济调度

在市场环境下,为促进含随机性可再生能源的消纳同时协调各经济主体矛盾并挖掘各主体价值和经济效益,本文提出一种基于分析目标级联理论的主动配网调度优化模型,以配网与虚拟电厂存在电能交互为建模背景。考虑虚拟电厂组成的多样性,设置风储型虚拟电厂以及含冷热电系统型虚拟电厂,各虚拟电厂可以分别与配网进行电能交互,各经济主体根据自身组成优化内部变量以及交互功率,通过分析目标级联法与其他主体协调交互功率实现分布式求解。最后通过IEEE33节点配电系统的算例仿真表明,调度结果能较好的反应主体经济性,得出风储型虚拟电厂有利于提高风电的消纳量,冷热电联供型虚拟电厂可以实现综合能源经济管理,分析目标级联法用于本文所提的模型背景是有效的。