本文關鍵詞：樓宇級冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設計的加速方法研究

  更多相關文章： 樓宇級CCHP系統(tǒng) 運行策略 優(yōu)化設計 技術經濟分析

【摘要】：隨著社會經濟的發(fā)展,現(xiàn)代建筑為滿足其功能性和舒適性的需求,存在著巨大的能源消耗,約占我國總能源消耗的30%。當前,在能源與環(huán)境問題日趨嚴峻的背景下,建筑領域節(jié)能減排的呼聲日益迫切。隨著國內天然氣的普及利用,建筑負荷中心就近布置的天然氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)(樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)),由于其節(jié)能、經濟、清潔等優(yōu)越性能已受到世界范圍內廣泛的關注;然而受眾多內外因素的制約,樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化設計的變量龐大、模型復雜,使得最優(yōu)化計算異常艱難,嚴重制約著系統(tǒng)的推廣應用。基于此,本文提出“樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設計加速方法研究”的課題,旨在構造一種計算簡單、精度較高、適應面廣且易于掌握的樓宇級聯(lián)供最優(yōu)化設計簡易方法。本文采用理論分析結合數(shù)值計算的方法,完成的主要工作及成果有:(1)建立了商場、辦公、酒店三種典型建筑的能耗模型,分別針對重慶市和北京市兩種氣候條件,獲得了三種典型建筑的年逐時冷熱電負荷,計算結果作為樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設計的負荷模型,應用于后續(xù)研究中。(2)建立了經典聯(lián)供系統(tǒng)、混合聯(lián)供系統(tǒng)的基于以熱定電和以電定熱兩種運行策略的系統(tǒng)運行模型,并對系統(tǒng)的節(jié)能性和經濟性兩種運行性能進行了對比分析。研究表明,由于電制冷機組能夠消納混合聯(lián)供系統(tǒng)多余的發(fā)電量,且制冷效率更高,使得混合聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能性、經濟性都明顯優(yōu)于經典聯(lián)供系統(tǒng)。(3)建立了混合聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化設計的設計級和運行級兩級優(yōu)化模型,并提出了一種結合了遺傳算法和混合整數(shù)線性規(guī)劃的兩級優(yōu)化模型求解方法,即GB法。后續(xù)研究中,該方法將作為論證其他方法有效性的標準模型,驗證其他方法的有效性。(4)首次提出了一種工況圖分析法,對混合聯(lián)供系統(tǒng)的全工況運行機制進行分析研究�；诖�,進一步提出了一種基于熱電需求點最優(yōu)平移準則和最優(yōu)運行點確定準則的混合聯(lián)供系統(tǒng)運行策略優(yōu)化方法,通過將混合系統(tǒng)設備的最優(yōu)運行負載搜索范圍縮小為對三種工況下熱電需求點的平移和最優(yōu)運行點的確定,從而大大簡化了運行策略優(yōu)化計算難度。(5)在混合聯(lián)供系統(tǒng)全工況優(yōu)化運行機制分析的基礎上,進一步提出了混合聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設計的加速方法DPOP法和更加簡單易操作的S_DPOP法;通過算例,對比GB法的優(yōu)化結果,完成了DPOP法有效性的驗證,在此基礎上進一步完成S_DPOP方法的構造和有效性驗證。研究表明,DPOP法不僅能夠獲得與GB法精度相同甚至更好的優(yōu)化設計結果,同時擁有更高的可靠性,更短的計算時間;新構造的S_DPOP法擁有與DPOP法精度相近的優(yōu)化結果,且計算更加簡單、快速,同時能夠適應不同類型建筑和不同氣候條件下混合聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化設計。(6)引入投資內部收益率和動態(tài)投資回收期,對重慶市三種建筑類型的混合聯(lián)供系統(tǒng)進行了技術經濟分析,分析表明:酒店建筑各方面經濟指標都優(yōu)于其他兩種建筑,更適宜采用混合聯(lián)供系統(tǒng);商場建筑聯(lián)供系統(tǒng)擁有較大的年凈收益和內部收益率,動態(tài)投資回收期較長,但可以認為在可接受的范圍內,也可作為聯(lián)供系統(tǒng)的適用對象;辦公建筑聯(lián)供系統(tǒng)由于其動態(tài)回收期過長,是否采用則需要進一步綜合其他指標分析而定。
【關鍵詞】：樓宇級CCHP系統(tǒng) 運行策略 優(yōu)化設計 技術經濟分析
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU83;TM61
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 符號表9-10
• 1 引言10-22
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 樓宇級CCHP系統(tǒng)13-16
• 1.3 樓宇級CCHP系統(tǒng)的最優(yōu)化設計研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 優(yōu)化設計模型的建立16-18
• 1.3.2 模型求解18
• 1.3.3 簡化方法的研究18-19
• 1.4 研究目的及意義19
• 1.5 研究內容及方法19-22
• 2 建筑能耗模型的建立22-32
• 2.1 建筑熱環(huán)境的物理模型22-24
• 2.2 建筑能耗模型的建立及冷熱電負荷的計算24-32
• 2.2.1 典型建筑的冷熱負荷計算25-30
• 2.2.2 典型建筑的電負荷計算30-32
• 3 樓宇級CCHP系統(tǒng)的集成方式及其運行性能對比分析32-40
• 3.1 樓宇級CCHP系統(tǒng)的集成32-35
• 3.2 經典CCHP系統(tǒng)與混合CCHP系統(tǒng)運行性能對比分析35-40
• 3.2.1 CCHP系統(tǒng)的運行策略35-36
• 3.2.2 基于FEL和FTL兩種運行策略的運行性能分析36-40
• 4 混合CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設計的數(shù)學模型及其求解算法40-48
• 4.1 混合CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設計的兩級優(yōu)化模型41-42
• 4.2 求解算法——GB法42-48
• 5 基于全工況優(yōu)化運行機制分析的最優(yōu)化設計加速方法48-60
• 5.1 混合CCHP系統(tǒng)的全工況優(yōu)化運行機制48-54
• 5.1.1 運行工況圖的構造與優(yōu)化目標函數(shù)48-50
• 5.1.2 全工況優(yōu)化運行機制50-54
• 5.2 基于優(yōu)化運行機制分析的優(yōu)化設計新方法54-60
• 5.2.1 樓宇CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設計的新方法——DPOP加速方法54-55
• 5.2.2 簡化的DPOP方法——S_DPOP方法55-60
• 6 樓宇級CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設計加速方法的有效性驗證及技術經濟分析60-74
• 6.1 DPOP法的有效性驗證60-65
• 6.2 S_DPOP方法的構造與有效性驗證65-68
• 6.3 樓宇級CCHP系統(tǒng)的技術經濟分析68-74
• 7 結論與展望74-78
• 7.1 本課題的主要研究結論及創(chuàng)新點74-76
• 7.2 后續(xù)的工作展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻80-84

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本文編號：848660