燃气冷热电三联供与地源热泵深度耦合系统优化研究

摘要

21世纪以来，建筑业能源消耗总量呈现出高速增长姿态且总量巨大，成为影响我国社会与经济发展的关键因素，而其中空调系统能耗占比过半且随着人类对室内生活品质要求的提高而持续增长，因此，采用洁净高效的空调系统形式以及系统能源深度利用技术意义重大。燃气冷热电三联供系统与地源热泵系统的研究与应用符合这一主题，且将二者在系统形式上进行耦合的并联系统能调节各自系统单独运行时出现的问题，在实现能源资源合理利用、提升系统综合效益以及保证系统持续高效运行等方面优势明显，但并联系统也存在不足。 针对燃气冷热电三联供与地源热泵耦合系统（并联系统）余热利用不充分的特点，提出燃气冷热电三联供与地源热泵深度耦合系统（深度耦合系统）。以淮安某国际酒店项目为研究对象建立建筑系统全年逐时负荷计算模型模拟预测建筑系统负荷变化规律，并在“以热定电”策略下参照分供系统以综合评价准则为优化目标完成深度耦合系统与并联系统优化配置模型。在MATLAB软件平台中将深度耦合系统与并联系统优化配置问题转变为数值模型求解最优值问题，并利用遗传算法求解优化配置数值模型。对比标准遗传算法、多种群遗传算法以及量子遗传算法优化进程以及优化解精度，得出求解优化配置数值模型的最佳优化算法，并在最优配置条件下比较深度耦合系统与并联系统综合性能差异。利用最佳优化算法求解深度耦合系统与并联系统不同运行策略下的优化配置数值模型，分析优化解的差异性及其成因，并在五种运行策略最佳配置条件下比较深度耦合系统与并联系统综合性能，得出最佳运行策略。 经对比分析，三种优化算法优化进程与优化解精度差异明显，且多种群遗传算法优化进程的稳定性以及优化解的精确性均优于其它两种算法，为求解优化配置模型的最佳算法。对比研究深度耦合系统与并联系统数值模型的优化解，在“以热定电”策略下，深度耦合系统综合性能优于并联系统。能源系统运行策略对系统综合性能影响明显，“最大效益”运行策略能使深度耦合系统与并联系统综合性能指标达到五种策略中的最大值，为最佳运行策略。此外，在五种运行策略下，深度耦合系统综合性能均优于并联系统，说明了深度耦合系统在系统形式上耦合的重要意义。 本文提出了新型的耦合系统、可行的优化算法以及适合的优化运行策略，为深度耦合系统的理论研究与实际应用提供了参考。

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