楼宇级冷热电联供系统优化及多属性综合评价方法研究

摘要

随着全球各国能源可持续发展战略的深入推广，提高能源利用率和保护地球环境等问题日益突出，在这一背景下，作为第二代能源重要技术之一的楼宇级冷热电联供系统在世界范围内受到广泛的重视。本文以楼宇级冷热电联供系统为研究对象，以系统优化为主线，结合我国地域气候及建筑负荷特性，多角度地探索和分析了楼宇级联供系统的热力性、经济性、环境影响性及可靠性等多方面的性能，以节能、经济和环保等综合效益为目标对其进行了优化设计，并针对联供系统在我国不同气候区的不同建筑类型的应用进行了多属性综合评价，促进其在我国的发展，为实现可持续发展的能源目标服务。
　　 首先，本文遵循我国公共建筑节能标准，采用负荷模拟软件DeST对我国五个典型气候区（严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、温和地区和夏热冬暖地区）的四种不同类型的公共建筑（宾馆、办公楼、医院和商场）进行了冷热电全年逐时负荷动态模拟计算，并分析了其冷热电负荷特性。
　　 在冷热电负荷动态模拟的基础上，以传统冷热电分供系统为参照对象，提出了楼宇级“冗余”冷热电联供系统的设计思路和系统流程，分析比较了适用于冷热电联供系统的评价指标;以北京某一宾馆建筑为例，采用常规设计方法对其在联网运行和独立运行两种状态下热跟随模式和电跟随模式两种运行模式下分别进行了能耗、经济和污染物排放特性三方面的性能比较，并针对设备的技术参数、运行经济成本和排放系数等进行了敏感性分析，得到各参数对联供系统运行性能的影响潜能。
　　 其次，从最优化问题出发，以北京某一宾馆建筑为研究对象，建立了“冗余”冷热电联供系统优化模型，从优化变量、优化目标、约束条件及求解方法等进行了论述，利用遗传算法搜索得到联供系统的最佳容量配置及运行模式，并对优化结果的可靠性、联供系统的运行性能、全年及冬夏过渡季各个季节的运行模式、运行性能对能源价格的敏感性进行了分析，并与常规的联供系统进行了比较。
　　 然后，以多属性综合评价决策理论为基础，论述了联供系统多属性综合评价问题中的指标选择、标准化处理、主客观权重优化、评价及集成决策等方面内容，建立了楼宇级冷热电联供系统多属性综合评价模型，对我国五个典型气候区的四种不同建筑类型的冷热电联供系统的综合性能进行了比较，得到楼宇级冷热电联供系统在我国不同气候区不同建筑类型的应用准则。
　　 最后，采用马尔柯夫过程法和状态空间法分析了联供系统中各个主要设备故障率和修复率对其可靠性的影响，并建立了“冗余”与“非冗余”联供系统的可靠性分析模型，比较了冗余联供系统、常规联供系统及传统分供系统的供电、供热和供冷的可靠性。

目录

封面

声明

摘要

英文摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 联供系统

1．1．2 楼宇级联供系统

1．2 研究现状

1．2．1 联供系统优化研究现状

1．2．2 联供系统多属性综合评价研究现状

1．3 本文研究内容和方法

第2章 冷热电动态负荷模拟计算

2．1 引言

2．2 建筑气候分区

2 ．3 公共建筑

2．4 冷热电动态负荷模拟计算

2．4．1 宾馆建筑冷热电负荷模拟

2．4．2 其他公共建筑冷热电负荷模拟

2．5 本章小结

第3章 楼宇级冷热电联供系统的运行性能分析

3．1 建筑冷热电分供系统

3．2 建筑冷热电联供系统

3．2．1 “冗余”联供系统

3．2．2 运行模式

3．3 评价指标

3．3．1 能效指标

3．3．2 经济指标

3．3．3 环境指标

3．4 联供系统运行性能分析

3．4．1 联网运行

3．4．2 独立运行

3．5 敏感性分析

3．6 本章小结

第4章 楼宇级冷热电联供系统的优化设计

4．1 引言

4．2 联供系统的优化设计

4．2．1 优化变量

4．2．2 优化目标

4．2．3 约束条件

4．2．4 求解方法

4．3 冗余冷热电联供系统优化分析

4．4 电和天然气价格敏感性分析

4．5 本章小结

第5章 冷热电联供系统的多属性综合评价决策

5．1 引言

5．2 多属性综合评价决策

5．2．1 评价指标的选取

5．2．2 指标性能的归一化

5．2．3 指标权重的确定

5．2．4 评价

5．2．5 集成决策

5．3 冷热电联供系统方案多属性综合评价

5．4 中国不同气候区不同建筑类型冷热电联供系统多属性综合评价

5．5 本章小结

第6章 楼宇级冷热电联供系统的可靠性分析

6．1 引言

6．2 马尔柯夫过程

6．3 马尔柯夫链

6．4 状态空间法

6．5 冗余冷热电联供系统的可靠性分析

6．5．1 供电可靠性分析

6．5．2 供热可靠性分析

6．5．3 供冷可靠性分析

6．5．4 算例

6．6 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 本课题的主要研究成果

7．2 本课题的创新点

7．3 后续工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介