动态负荷下天然气冷热电联供系统运行优化

【摘要】：冷热电联供系统被世界广泛认为是解决能源、经济以及环境问题最好的选择之一,以天然气为一次能源的联供系统是实现建筑节能和天然气高效利用的最佳选择。天然气冷热电联供系统是一种建立在能的梯级利用概念基础上,将制冷、供热及发电过程一体化的多联产总能系统,目的在于提高能源利用效率,减少碳化物及有害气体的排放。因此,天然气冷热电联供系统的合理配置和优化运行对人类社会的可持续发展有着重要的意义。 本文首先介绍了冷热电联供系统的基本概念和特点,在阅读大量国内外与天然气冷热电联供系统集成建模相关文献的基础上,确定联供系统的配置方案,对系统的组成及其主要设备特性进行论述。在此基础上,采用“以热定电”与“以电定热”相结合的“混合运行”模式,建立了以年总费用为优化目标的多周期混合整型非线性规划模型。 然后采用建筑能耗分析软件EnegryPlus对某商业建筑进行动态负荷的模拟和计算,得到全年建筑逐时冷、热、电负荷的分布数据。运用粒子群算法对多周期优化数学模型进行求解,得到最佳设备配置和运行策略,对优化结果进行运行策略分析和节能性、经济性以及环保性的评价,为分布式能源系统的发展提供了参考,对冷热电联供系统的运行具有实际指导意义。 最后确定污染物环境成本和环境价值的估算方法,在天然气冷热电联供系统多周期运行优化模型中引入了环境成本,不仅考虑污染物的减排因素,而且增加了污染物排放限制约束,并对优化结果进行敏感性分析,阐述了天然气价格、电价、环境成本对年总费用的影响,为联供系统的合理评估和优化运行提供了一个有效的工具。 【关键词】：冷热电联供系统 运行优化 动态负荷 粒子群算法 环境成本
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM611.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题背景8-10
• 1.2 天然气冷热电联供系统概述10-13
• 1.2.1 天然气冷热电联供系统基本概念10
• 1.2.2 天然气冷热电联供系统的特点10-12
• 1.2.3 天然气冷热电联供系统国内外发展状况12-13
• 1.3 天然气冷热电联供系统国内外研究现状13-16
• 1.4 本研究课题的主要内容16
• 1.5 本章小结16-17
• 2 天然气冷热电联供系统优化模型17-36
• 2.1 天然气冷热电联供系统配置方案17-19
• 2.1.1 天然气冷热电联供原理17
• 2.1.2 天然气冷热电联供系统的配置方案17-19
• 2.2 天然气冷热电联供系统关键设备模型19-27
• 2.2.1 设备热力特性20-25
• 2.2.2 设备投资费用25-26
• 2.2.3 设备维护费用26-27
• 2.3 天然气冷热电联供系统集成优化模型27-32
• 2.3.1 目标函数29-30
• 2.3.2 约束条件30-32
• 2.4 天然气冷热电联供系统评价标准32-35
• 2.4.1 经济性评价33
• 2.4.2 节能性评价33-34
• 2.4.3 环保性评价34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 3 天然气冷热电联供系统运行优化研究36-55
• 3.1 建筑动态逐时冷热电负荷模拟计算36-44
• 3.1.1 建筑能耗分析软件EnergyPlus介绍36-39
• 3.1.2 建筑动态逐时负荷模拟与分析39-44
• 3.2 模型求解算法44-46
• 3.3 运行优化结果与评价46-54
• 3.3.1 运行优化结果47-51
• 3.3.2 结果分析评价51-54
• 3.4 本章小结54-55
• 4 考虑环境成本的天然气冷热电联供系统运行优化55-65
• 4.1 环境成本55-56
• 4.1.1 环境成本的定义55-56
• 4.1.2 环境成本的研究特点56
• 4.1.3 引入环境成本的意义56
• 4.2 环境成本估算56-58
• 4.2.1 污染物环境价值标准的确定56-57
• 4.2.2 环境成本估算方法57-58
• 4.3 模型的提出58-59
• 4.4 运行优化结果与分析59-64
• 4.4.1 运行优化结果59-61
• 4.4.2 敏感性分析61-64
• 4.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

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