燃气驱动楼宇冷热电联产系统合理化配置及运行策略研究

摘要

在当前能源和环境态势下，能源综合利用率较高、环境污染较小的燃气楼宇冷热电联产系统（BCHP）的应用逐渐增多，而此技术在我国的研究和应用还处于萌芽阶段，在系统配置和运行方面存在着诸多问题。本文针对现状，运用最优化方法对其合理化配置和运行策略进行研究，以期为今后该技术的运用和系统的运行提供帮助。
　　首先，介绍联产系统的基本设备组成和运行原理，并分析说明主要设备的性能特点，通过归纳确立系统通用配置模式，并建立起各单元性能方程及系统平衡方程。其次，文章阐述精确预测建筑动态负荷对联产系统决策的重要性，通过对传统运行策略的分析，提出逐时状态下的妥协热电运行策略，进一步确立了对逐时运行策略、系统容量配置和配置方案分阶段的优化流程以及求解方法。再者，分别从系统的经济性、能效性、环保性角度出发选取系统评价函数，以理想点法为基础结合传统分供系统最不利的特点，构建负理想点优化方法确定不同阶段多目标优化函数，并对妥协热电运行策略下系统单目标优化和多目标优化进行一般性地分析，从满足度的角度阐述不同类型发电机组的适用范围以及用户逐时热电比可优化区间，其中对多目标权重因子的确定采用基于负理想点法的主客观赋权法，主观赋权采用专家打分，客观赋权采用熵权法。最后，将本文研究方法应用于某实际工程，选取两个可行性方案进行决策，最优方案为：额定发电量3105kW的内燃机+额定制冷量9910kW的烟气/直燃型溴化锂吸收式机组+额定制冷量2430kW的电热泵机组，与分供系统相比节钱20％，年一次能源利用率提高20.11%，年二氧化碳减排58.89%，并从未来相关收费政策角度进一步讨论最优决策方案的合理性。
　　在此基础上讨论了本文提出的运行策略、优化方法以及赋权方式的合理性及优越性。以冬夏季典型日为代表展示了逐时运行策略，进而与实测数据进行对比阐明了可行性。然后对能源价格因素的影响进行分析，在并网不上网气电价格比高于9时不推荐采用燃气三联产系统；在发电上网且上网电价高于0.35元/kWh时系统可以将多余的电量卖出取得收益，且随上网电价的升高经济效益显著。
　　本文通过建立妥协热电运行策略以及系统分阶段优化的数学模型，引入主客观赋权的负理想点多目标优化方法以及对实例的应用分析，提供了一种燃气BCHP系统配置和运行策略集成决策的方法，将前期决策和后期运行有效地结合起来，具有较高的推广应用价值。

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第一章 绪论

1.1三联产技术发展的形势紧迫

1.2当前楼宇冷热电联产系统技术研究状况

1.3课题的提出及研究意义

1.4课题研究内容

1.5论文架构

第二章 系统通用配置模式及性能方程的建立

2.1系统基本设备及运行模式

2.2 BCHP系统的通用配置模式

2.3配置单元功能及性能方程

2.4系统运行的能量平衡方程

2.5本章小结

第三章 系统新型运行策略及优化流程搭建

3.1建筑能耗的准确预测

3.2传统运行策略分析

3.3妥协热电运行策略

3.4系统优化流程及求解方法的确定

3.5本章小结

第四章 系统评价准则及优化数学模型的建立

4.1燃气BCHP系统的评价指标

4.2系统的多目标决策方法

4.3分阶段优化的数学模型

4.4本章小结

第五章 研究方法在实际工程中的应用分析

5.1工程概况及负荷分析

5.2工程周边资源及分供系统

5.3可行配置方案优化及分析

5.4典型日优化运行策略及实际数据分析

5.5系统对能源价格的敏感性分析

5.6本章小结

第六章 结论及展望

6.1本课题的主要研究成果

6.2本课题的主要创新点

6.3对后续工作的展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢