分布式能源系统中的冷热电联供系统的建模、优化与控制

摘要

随着社会的不断发展，日渐减少的能源和人们不断增长的物质需求之间的矛盾日益激烈，导致能源枯竭的威胁越来越成为人们关注的焦点。当前，我国的能源消耗依然是以煤炭为主导，与此同时，我国目前常用的能源供应系统大都是采取大机组、大电网组成的集中供能的方式进行的。以上的传统的能源供应方式通常伴随着以下典型问题:产品单一，安全性差;供给能源的同时伴随着持续的环境污染;电网的发展速度难以匹配急速增长的能源需求等。为了实现社会经济的科学可持续发展，摒弃传统的产能方式，推广使用能源高利用率，低污染排放的新型产能方式已经势在必行，于是，分布式能源系统也成为研究的热点。
　　分布式能源系统中包含多样的能源供应方式，冷热电联供(简称CCHP)系统是其能源供应的一个主要部分。冷热电联供系统的产电设备主要为燃气轮机或内燃机的组合，在冷热电联供系统运行时，燃气轮机排出的尾气中的热量可以直接用于供热或者吸收式制冷。冷热电联供系统的运行方式具有典型的能源梯级利用特性，可以对不同品级能源进行分级利用，可以同时进行电、热以及冷能等多重形式的能量的供给，极大的提高了能源利用率。
　　本文针对某宾馆一年的电负荷、热负荷以及冷负荷数据在TRNSYS仿真平台上进行了对应的冷热电联供系统的搭建，运行所搭建的冷热电联供系统并采集数据，对搭建出的冷热电联供系统中的各子系统部件进行了模糊关系矩阵模型的建立，针对建立出的模型进行了经济费用、配置费用以及环境费用进行了多目标优化，基于优化指标实现改进的模糊控制器设计。主要研究内容如下:
　　第一章通过综述文献资料研究分析了当前国内外的能源分布结构以及主要的能源使用方式，同时对冷热电联供系统的组成和能源的分级利用及其发展现状进行了介绍。
　　第二章中针对某一宾馆的冷热电负荷数据，基于TRNSYS仿真平台进行了冷热电联供系统的搭建。运行所搭建的系统，采集数据，基于半张量积的模糊建模的方法，对冷热电联供系统的各部件进行了模糊模型的建立。
　　第三章对本文中冷热电联供系统中的粒子群优化算法(简称PSO)进行介绍，并建立冷热电联供系统的性能指标;基于分时电价，分别以最小燃料费用、最小的系统配置费用和最小环境费用为目标函数，建立了冷热电联供系统的最优运行模型。
　　第四章，采用改进了的模糊控制器针对冷热电联供系统中的多目标优化指标进行了控制器的设计，对冷热电联供系统的各部件控制到最优指标值时的工作功率，实现了最优化的效果。
　　第五章，针对本文所进行的研究和所得的结果进行了总结分析。并提出部分仍需要改进之处。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 研究背景

1．3 国内外发展即研究现状

1．4 本文主要工作

第二章 基于TRNSYS仿真平台的冷热电联供系统的构建和半张量积模糊模型的建立

2．1 引言

2．2 基于TRNSYS仿真平台的冷热电联供系统的构建

2．3 冷热电联供系统各部件的组成

2．4 基于冷热电联供系统能耗数据的半张量积模糊关系矩阵模型的建立

2．5 本章小结

第三章 基于模糊关系矩阵模型的粒子群优化算法

3．1 引言

3．2 粒子群优化算法的基本原理

3．3 改进的粒子群优化算法

3．4 粒子群优化算法的目标函数

3．5 粒子群的多目标优化方法

3．6 粒子群优化算法的约束条件

3．7 仿真结果

3．8 本章小结

第四章 基于粒子群优化指标的模糊控制

4．1 引言

4．2 基于粒子群优化的模糊控制器

4．3 仿真结果

4．4 结论

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况