基于多种可再生能源的多联产系统优化配置研究

为提升基于多种可再生能源的多联产系统整体性能,合理的容量配置至关重要.针对基于太阳能、生物质能和空气能的多联产系统,以一次能源节约率最大化、费用年值节约率最大化和二氧化碳减排率最大化作为优化目标,以光伏光热一体化组件、内燃机、空气源热泵的容量为决策变量,采用改进的多目标遗传算法,利用优劣解距离法求解系统最优容量配置.同时,通过算例验证优化模型的可行性,并研究系统经济性能对成本参数的敏感性.结果表明,优化方案在能源、经济、环境各方面都表现出很好的性能,系统的一次能源节约率为29.07%,费用年值节约率为58.15%,二氧化碳减排率为54.30%,且厌氧发酵环节的成本参数对系统经济性能影响较大.     

基于复合蓄能的天然气与太阳能耦合CCHP系统优化

基于含复合蓄能装置(蓄热/蓄电)的天然气与太阳能耦合冷热电三联供系统,从节能、经济、环保层面对其建立了优化模型.选取原动机额定容量、原动机启停比、太阳能光热/光伏面积、电制冷机供冷比为优化变量,利用量子粒子群算法对优化模型进行求解,获取了耦合系统的优化容量及优化运行模式,并对其在两种运行策略下的结果进行了对比分析,以广州的一栋宾馆建筑为例进行了案例分析.研究结果表明:两种优化运行模式下的耦合系统性能均优于分产系统,且以"电"定热模式的性能(年一次能源节约率为37.9％,年总成本节约率为39.9％,年二氧化碳减排率为55.1％,综合性能为44.3％)优于以"热"定电模式(年一次能源节约率为30.7％,年总成本节约率为36.1％,年二氧化碳减排率为42.1％,综合性能为36.3％).     

基于Simulink仿真模拟的智慧能源管理系统分析

智慧多能源系统被认为是未来能源领域的发展方向,是以通讯信息技术为基础、集成多能源提高能源利用效率、降低能源供应成本的有效模式。华南现代中医药城园区现主要以外购电、锅炉供热的传统供能方式来分别满足用户的电能、蒸汽热能需求,为了提高中药城园区能源的综合使用效率及促进药渣的综合使用,提出了药渣气化、生物质气体热电联产工艺。进一步,为了仿真模拟中药城园区药渣废弃物资源化利用情况,建立了相应的智慧多能源系统模型、多目标函数和约束条件,并采用MATLAB/Simulink进行仿真模拟求解,最后与中药城园区的传统供能方式进行对比分析。仿真模拟结果表明：生物质热电联产供能方式与传统供能方式相比,生物质热电联产供能方式的年总成本下降11.78%,主要体现在运行维护费用、污染物排放惩罚费用、能量过剩惩罚费用减少方面。     

基于太阳能集热技术的火电厂CO_2捕捉系统能耗特性分析

针对火电厂CO2减排的高能耗与高成本问题,本文通过对太阳能集热系统、胺基CO2捕集系统与火电机组热力系统的耦合机理研究及其系统的集成优化,应用等效焓降法,模拟分析了太阳能供能条件下,拥有胺基CO2捕集系统的600MW燃煤机组在THA、75%THA、50%THA工况下不同碳捕捉率时的热经济性变化情况,得出了不同碳捕捉率下机组运行热经济性的变化趋势。结果表明,机组运行热经济性的相对提高程度随碳捕捉率的增加而增大。在此基础上,进行了系统集成方案的优化设计,以期为实现低能耗、低成本的CO2减排提供借鉴。     

计及碳交易的某天然气处理厂含光伏光热的综合能源系统优化运行

随着“双碳”目标的提出,以光伏光热(PV/T)等为主的综合能源系统快速发展,为提高用能单位的经济效益和系统低碳性,考虑碳排放约束条件下多种能源发电的厂区供用能系统优化运行问题亟待研究。首先,在经济调度模型中,引入碳交易机制,构建阶梯型碳交易成本模型,对厂区的碳排放进行约束。然后,建立以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标的规划模型,利用马尔科夫决策过程(MDP)对基于成本最小的经济调度进行建模,并采用近端策略优化算法(DPPO)进行求解,利用经济节约指数(CSR)和二氧化碳减排指数(ERR),对拟题方案进行经济性和碳减排分析。结果表明:1)训练后的模型在无需重新计算的情况下能够处理四个随机变量变动所代表的各种运营场景;2)光伏光热子系统与热电联产系统具有削峰填谷效应,能提高系统稳定运行能力;3)所设计计及碳交易下联产系统有利于优化厂区能源结构,促进清洁能源消纳。     

100 W光伏系统的数据采集与技术评估

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源,而太阳能发电又是太阳能最重要的应用.如何更好地进行太阳能光伏发电并降低其成本很大程度上依赖于光伏发电系统的设计和优化.设计了100 W的光伏发电系统,并通过对太阳辐射量、系统发电量等数据的采集,对此系统的功能、特性、运作情况、成本等进行分析与论述,提出优化系统设计的方案.随着系统的运行和采集数据的增多,该系统可以为建大规模光伏电站提供有力的参考.     

考虑设备风险和风光不确定性的园区综合能源随机优化运行

综合能源系统因其能源梯级利用的高效性被广泛应用,而在运行过程中各设备的潜在故障风险与风光出力波动会成为系统供能稳定性的安全隐患。为此本文首先基于设备负载率建立了故障概率模型与设备风险模型。其次针对风光出力的不确定性采取蒙特卡洛采样法生成典型场景,建立了考虑设备风险与风光不确定性的综合能源多目标随机优化模型,运用分段线性化、宽容分层序列法将该模型处理为混合整数模型。最后通过算例仿真表明所提优化模型能够兼顾运行风险与经济成本,相较于传统经济调度,在总成本仅上升了9.6%时、设备风险降低了79.3%,证明了模型的经济性与安全性。     

一种双阶段多目标优化的综合能源系统配置方法

为提高综合能源系统优化配置的实用性和准确性,提出双阶段多目标优化的综合能源系统优化配置方法.第一阶段,以生命周期内经济成本最优、二氧化碳排放最低为目标函数,获得设备的最优类型、容量和机组组合;第二阶段,以日运行成本最优为目标函数,应用分支界定法对系统运行成本进行优化.最后以北方某住宅小区为例进行仿真,仿真结果体现了本文提出的优化配置方法在经济效益和环境效益两个指标上相较于传统方法存在明显优势,能够有效实现协同优化,具有更高的实用性和准确性.     

生物质气化的冷热电联供系统分析

以生物质气化为前提条件,结合某用能建筑的冷热电负荷,以内燃机和排烟再燃型溴化锂吸收式冷温水机组组成的冷热电联供系统为分析对象,对用能建筑的联供系统进行了能量分析,得出了一次能源利用率、一次能源节约率、效率和经济成本.生物质气化冷热电联供系统可实现生物质能源的梯级利用,为生物质能源的综合利用提供了一定的参考.     

考虑信息负荷调度的融合型变电站优化运行

融合型变电站作为集成建设多种功能站的新型运营模式,为边缘数据中心与电动汽车充电站的规划运行提出了新的方向;而作为典型的综合能源系统,其运行优化方法也有待深入研究.针对融合型变电站内各功能站协同优化问题,设计了涵盖数据中心、储能电站、电动汽车充电站的融合型变电站运行架构,建立了以年净支出最小为目标函数的多站协同运行优化模型,提出了融合型变电站优化运行策略.通过模型的优化求解,确定多站协同运行最优方案.算例结果表明:电动汽车充电站负荷曲线具有明显的峰谷特性,且与电网用电高峰时段相符,电动汽车充电站接入融合型变电站会进一步加剧供电压力;通过信息负荷与储能电站的灵活调度,可以实现电力负荷在时间与空间上的转移,达到转移高峰负载、促进电动汽车平滑入网、显著降低运行成本的效果;融合型变电站的日净收益随低时延数据负荷的比例增大而增大,二者近似呈线性关系.     

太阳能季节性蓄热系统的应用研究

针对严寒地区农户、别墅独栋建筑,探索太阳能跨季节储热技术,在冬季供暖中的应用。设计方案从太阳能的年辐射量入手,分析了太阳能夏季可以提供的热量、以及建筑物冬季消耗的热量。提出太阳能存储、直接内供暖的方案,考虑到节省初投资的因素,为了减少造价,提出了太阳能结合水源热泵系统的供暖方案,以及太阳能结合空气能热泵的供暖方案。考虑了节能效率与运行费用的影响因素,该研究对采用太阳能复合热泵采暖具有一定的指导意义。     

SHW系统和SHPHW系统在寒冷地区的性能模拟与分析

以TRNSYS软件为平台,构建太阳能热水(SHW)系统和太阳能热泵热水(SHPHW)系统.基于相同环境条件进行两个系统的能耗对比及经济性分析,并在山西省太原市搭建实验平台进行验证.结果表明:太阳能热水系统和太阳能热泵热水系统年综合性能系数分别为1.70,2.04;相较于传统的太阳能热水系统,太阳能热泵热水系统太阳能保证率年平均提高5%,全年运行能耗节省16.36%,运行约6 a即可回收成本,在中国农村寒冷地区优先选用太阳能热泵热水系统,经济效益良好.     

带相变储能的太阳能热水系统分析

提出相变材料(PCM)+水的太阳能联合储能方案,将其应用于24 h供热水的传统太阳能加电辅热热水系统中,建立PCM+水联合储能的数学模型。将该系统应用于昆明地区的情况进行全年模拟分析,对比有无PCM时储热水箱中水温的变化、热损失及电辅热耗电量。结果表明PCM联合储能的热水系统,储热水箱中水温波动小;即加入PCM联合储能对水箱中水温有"削峰填谷"的作用,热损失和电辅热耗电量均减小,全年节电率达17.7%。分析了相变温度与PCM体积比(PCM体积与水体积之比)对水箱储能性能的影响,给出了水箱储热性能随相变温度和相PCM体积比变化的规律及其选取范围。     

被动式太阳能房屋设计

被动式大阳能房屋的设计原理是将建筑物墙体通过构造处理吸收太阳能，利用热流的自然循环来传导、吸收或阻止散逸太阳热能，使室内达到冬暖夏凉的效果。以在山东建造的几幢太阳能住宅为例，造价虽然增加了１０％，但冬季室内温度基本满足要求，在节能方面具有较先进水平，年采暖期节能率达６０％。     

遮阳式光伏新风系统性能模拟与优化

对一种新型遮阳式光伏新风系统进行研究,该系统在夏季利用光伏板发电的同时为建筑遮阳,在冬季则可以利用光伏板余热加热新风.采用类区域方法建立了遮阳式光伏新风系统的光电光热转换模型,并采用实验数据对系统模型进行验证,在此基础上对遮阳式光伏新风系统进行优化.研究表明:随着新风量增大,光伏板发电效率、新风得热量与集热效率增大,新风温升与送风温度减小;系统发电效率和集热效率随太阳辐照强度的增大而增大.本文研究的遮阳式光伏新风系统能够有效实现太阳能发电、建筑遮阳和新风加热功能,为建筑节能提供一种新方法.     

太阳能热泵在建筑物节能中的应用前景

采用太阳能作为辅助热源不仅是提高热泵系统性能的有效方式,也是建筑物节能的一种重要途径。本文介绍了太阳能热泵的工作原理和几种不同形式及其在提高系统COP值和节能方面的突出优点,研究了不同的太阳辐射强度及室外气温条件对系统性能的影响。集热面积和压缩机额定功率大小对太阳能分数的影响最大,其次太阳能集热器的几何和光学性能对系统的性能也产生较大影响。     

Investigation into the energy consumption of a data center with a thermosyphon heat exchanger

A data center test model was used to analyze the energy dissipation characteristics and energy consumption of a data center.The results indicate that adequate heat dissipation from a data center cannot be achieved only from heat dissipation through the building envelope during Beijing winter conditions.This is because heat dissipation through the building envelope covers about 19.5% of the total data center heat load.The average energy consumption for an air conditioner is 4 to 5 kW over a 24-h period.The temperature difference between the indoor and outdoor air for the data center with a thermosyphon heat exchanger is less than 20°C.The energy consumption of the thermosyphon heat exchanger is only 41% of that of an air conditioner.The annual energy consumption can be reduced by 35.4% with a thermosyphon system.In addition,the effect of the outdoor temperature on the en-ergy consumption of an air conditioner is greater than the indoor room temperature.The energy consumption of an air conditioner system increases by 5%to 6%for every 1°C rise in the outdoor temperature.     

太阳能热水供应系统的经济分析

提出了用采暖系统作为太阳能热水供应系统的补充热源的设想 ,并利用费用年值法计算了这种系统在不同地区所需费用 ,以及在同一地区采用不同能源的热水供应系统所需费用 ,并进行比较。结果表明 ,利用采暖系统作为补充热源的太阳能热水供应系统的经济性较好     

基于主从博弈的含电动汽车综合能源系统运行策略

综合能源系统(IES)是解决能源生产与分配等问题的重要能源系统之一,考虑电动汽车作为综合能源系统中重要的主动负荷,合理引导其充电能促进综合能源系统的高效运营,提出了综合能源系统与电动汽车的主从博弈优化运行模型。在主从博弈框架下,以综合能源系统为领导者,各电动汽车为跟随者,构成一主多从优化调度模型。根据博弈的阶段性特点,提出基于引力搜索算法和混合整数线性规划的两阶段主从博弈求解方法。算例对比分析表明,通过主从博弈,综合能源系统能合理地引导电动汽车有序充电,有效整合分布式能源并提高了运行的整体经济收益。     

基于LCA碳总排放量的大型工业园区综合能源供应系统多目标优化

大型工业园区碳集中排放是导致环境恶化的重要原因之一。本文提出大型工业园区综合能源供应系统模型,包含能源输入、能源转换、能源存储三个模块,通过能源转换降低传统能源使用比例,为园区提供电、热、冷、气四种所需负荷。基于生命周期计算设备和能源的碳排放量,通过碳捕集技术对既有碳排放进行消纳,并将经济成本、碳排总放量和清洁能源利用率作为目标函数,利用ISSA算法对工业园区综合能源供应系统进行优化配置。算例结果表明,引入储能系统和P2G系统后,园区能源系统的清洁能源使用比例是之前的3.92倍,单位用电量下碳排放系数降低30.2%,综合单位电价降低0.38元,证明综合能源供应系统在满足园区能源需求的同时也可以降低碳排放量和经济投入。