地源热泵与太阳能、风能互补利用的效益分析模型

摘要

中国的能源环境问题已经日益严重。我国化石能源存量少消耗大，能源使用是导致大气污染、酸雨等环境问题的主要因素。我国是产煤大国，也是耗煤大国。特别是北方地区，冬季使用集中锅炉燃煤供暖煤耗逐年增加，引发多种污染。引入地热能、太阳能、风能等自然资源，改善能源消费结构，利用可再生清洁能源技术，在满足冬季建筑供暖高负荷需求的同时，减少对化石能源的消耗，降低污染物排放，这对于能源与经济可持续发展和改善日益恶化的环境问题具有深远意义。
　　本文围绕这一问题展开深入研究，提出在北方地区实行地源热泵与太阳能、风能互补利用的可再生清洁能源供暖技术，在对互补利用系统设计的基础上，构建模型，运用动静态相结合的方法，定量分析互补利用系统的能源、环境、技术经济和综合效益，结合对社会效益的定性分析，形成互补利用系统效益分析的整体框架。通过实证分析，具体测算北京某小区不同型号住宅应用互补利用系统进行冬季供暖的节能减排效益以及用户投资互补利用系统的技术经济效益，结果表明互补利用系统相比于燃煤锅炉供热具有显著的能源环境效益，相比于地源热泵单一供热系统在各个角度具有明显的改善效果，并预测若在北京地区推广该应用，对于“十二五”规划任务贡献力度大，为政府制定宏观政策以鼓励该技术的应用提供指导，同时帮助用户根据自身情况进行住宅选型。在肯定互补利用系统的现实意义后，进一步深入研究互补利用系统效益的因素敏感性，结果表明热泵机组性能系数、燃煤发电占比和分时电价峰谷比对于互补利用系统效益影响显著，为政府在制定鼓励互补利用系统政策方面提供支持。国家和社会应该对可再生能源互补利用技术给与更多的重视。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究动态

1．2．1 太阳能国内外研究动态

1．2．2 风能国内外研究动态

1．2．3 地源热泵国内外研究动态

1．3 论文主要研究内容

第2章 地源热泵与太阳能、风能互补利用的系统设计

2．1 地源热泵与太阳能、风能互补利用的必要性分析

2．1．1 北方地区资源特点

2．1．2 北方地区建筑供暖能耗特点

2．1．3 北方地区地源热泵单一供热特点

2．1．4 互补利用的现实意义

2．2 地源热泵与太阳能、风能互补利用系统及其运行流程设计

2．2．1 互补利用系统结构设计

2．2．2 互补利用系统运行流程设计

2．3 地源热泵与太阳能、风能互补利用系统运行原理

2．3．1 地源热泵系统运行模型构建

2．3．2 太阳能系统运行模型构建

2．3．3 风能系统运行模型构建

2．4 本章小结

第3章 地源热泵与太阳能、风能互补利用的能耗与成本模型构建

3．1 建筑供暖负荷模型构建

3．1．1 建筑供暖负荷影响因素分析

3．1．2 建筑供暖负荷模型构建

3．2 互补利用系统能耗模型构建

3．2．1 地源热泵与太阳能互补利用能耗模型构建

3．2．2 地源热泵与风能互补利用能耗模型构建

3．3 互补利用系统成本费用模型构建

3．3．1 静态成本模型构建

3．3．2 动态费用模型构建

3．4 本章小结

第4章 地源热泵与太阳能、风能互补利用的效益分析模型构建

4．1 互补利用系统能源效益

4．1．1 分析思路

4．1．2 节能效益分析模型构建

4．2 互补利用系统环境效益

4．2．1 分析思路

4．2．2 减排效益分析模型构建

4．3 互补利用系统技术经济效益

4．3．1 分析思路

4．3．2 技术经济效益分析模型构建

4．4 互补利用系统综合效益

4．4．1 分析思路

4．4．2 综合效益分析模型构建

4．5 互补利用系统社会效益

4．6 本章小结

第5章 互补利用系统效益的实例分析

5．1 建筑项目方案设计

5．1．1 建筑工程概况

5．1．2 系统主要设备选型

5．2 互补利用系统成本费用分析

5．2．1 初始投资成本

5．2．2 年运营成本

5．2．3 费用年值

5．3 互补利用系统能源效益分析

5．3．1 节煤量

5．3．2 能效比

5．3．3 一次节能系数

5．4 互补利用系统环境效益分析

5．4．1 污染气体减排

5．4．2 烟尘和煤渣减排

5．5 互补利用系统技术经济效益分析

5．5．1 等效年现金流量净额

5．5．2 等效净现值

5．6 互补利用系统综合效益分析

5．6．1 综合收益

5．6．2 投资效益

5．7 北京市互补利用系统的推广应用分析

5．8 本章小结

第6章 地源热泵与太阳能、风能互补利用系统效益的敏感性分析

6．1 性能系数对互补利用系统效益的影响分析

6．1．1 基于全寿命周期内COP变化的效益修正

6．1．2 互补利用系统节能减排效益的COP因素敏感性分析

6．2 煤电发电占比对互补系统效益的影响分析

6．2．1 基于全寿命周期内煤电发电占比变化的效益修正

6．2．2 互补利用系统能源环境效益的燃煤发电占比因素敏感性分析

6．3 分时电价对互补系统效益的影响分析

6．3．1 互补利用系统全寿命周期内电价变化的影响因素分析

6．3．2 互补利用系统技术经济效益的电价峰谷比因素敏感性分析

6．4 本章小节

第7章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢