發(fā)布時(shí)間：2020-03-27 22:08

【摘要】：在當(dāng)前國(guó)際節(jié)能減排的大環(huán)境下,區(qū)域能源技術(shù)得以廣泛的推廣和應(yīng)用。區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)是區(qū)域能源系統(tǒng)的一部分,可與分布式能源、熱電廠、城市燃?xì)庀到y(tǒng)、垃圾發(fā)電廠及其他余熱利用系統(tǒng)等組合作為能源梯級(jí)利用系統(tǒng),極大地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。輸配管網(wǎng)是區(qū)域能源供冷供熱系統(tǒng)的重要組成部分,其造價(jià)大約站系統(tǒng)總造價(jià)的30%~40%,并且需要消耗大量電能導(dǎo)致年運(yùn)行費(fèi)用很高。因此輸配管網(wǎng)的合理規(guī)劃設(shè)計(jì)將極大地決定區(qū)域能源供冷供熱系統(tǒng)的初投資和年運(yùn)行費(fèi)用。本文對(duì)通過(guò)構(gòu)建優(yōu)化數(shù)學(xué)模型對(duì)區(qū)域能源輸配管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究,以湖南省株洲市神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑的區(qū)域能源輸配管網(wǎng)為算例進(jìn)行研究分析,主要的研究?jī)?nèi)容和成果有以下幾方面:(1)通過(guò)工程經(jīng)濟(jì)學(xué)理論構(gòu)建區(qū)域能源站與管網(wǎng)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型,將區(qū)域能源輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性有效的結(jié)合在一起。該優(yōu)化數(shù)學(xué)模型以年折算費(fèi)用最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù),以管網(wǎng)的流速、離散型標(biāo)準(zhǔn)管徑、管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)流量平衡、管段的水力平衡以及滿足用戶能量需求為求解約束條件。并通過(guò)圖論理論將管網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各項(xiàng)參數(shù)與優(yōu)化數(shù)學(xué)模型結(jié)合起來(lái),通過(guò)MATLAB優(yōu)化工具箱的fmincon函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。(2)主要研究影響區(qū)域能源基站與管網(wǎng)優(yōu)化的三個(gè)重要方面:管網(wǎng)的保溫層厚度、基站的作用半徑、二級(jí)泵的設(shè)置。通過(guò)構(gòu)建直埋敷設(shè)保溫管年折算費(fèi)用優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),分析得出直埋保溫管的經(jīng)濟(jì)保溫層厚度與管道輸配流體的溫度以及保溫層材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響關(guān)系;從管段溫升的角度,構(gòu)建輸配管網(wǎng)的水泵運(yùn)行能耗、管道與土壤的傳熱損失以及管道內(nèi)流體的溫升構(gòu)建熱平衡等式。在保證制冷機(jī)組能效等級(jí)不降等的管道溫升前提下,研究基站作用半徑與保溫層厚度、系統(tǒng)供冷負(fù)荷、管內(nèi)輸送流速的影響關(guān)系;通過(guò)計(jì)算神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑區(qū)域能源輸配系統(tǒng)不設(shè)置二級(jí)泵和設(shè)置二級(jí)泵典型設(shè)計(jì)日能耗,并對(duì)比分析設(shè)置二級(jí)泵的節(jié)能性和區(qū)位優(yōu)勢(shì)。(3)通過(guò)MATLAB軟件進(jìn)行程序編制,并以神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑的區(qū)域能源輸配管網(wǎng)為算例,求解管網(wǎng)的管徑以及保溫層厚度,并對(duì)管徑進(jìn)行離散標(biāo)準(zhǔn)取整。對(duì)比分析管段內(nèi)的流體輸送速度以及管段比摩阻滿足《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—暖通空調(diào)動(dòng)力分冊(cè)》的要求。并分析電價(jià)、投資回收年限以及年均攤折舊率對(duì)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型求解結(jié)果的影響。
【圖文】：

圖 2-1 枝狀管網(wǎng)示意圖2.2.2 圖的關(guān)聯(lián)性質(zhì)在管網(wǎng)中，如果分支ie 兩端的節(jié)點(diǎn)為j1v 和jv，流體流動(dòng)方向?yàn)閖1v 到j(luò)v，且由始點(diǎn)指向末點(diǎn)，則v即為始點(diǎn)，v為末點(diǎn)，，稱分支e 和節(jié)點(diǎn)v和v關(guān)聯(lián)。

（6）實(shí)用的程序借口和發(fā)布平臺(tái)MATLAB 中帶有簡(jiǎn)便易于操作的優(yōu)化工具箱功能，其中包含著眾多進(jìn)行計(jì)算的函數(shù)，用于求解各類線性規(guī)劃問(wèn)題、多目標(biāo)規(guī)劃以及非線性規(guī)劃等，而且還帶有一個(gè)非常便于使用的 GUI優(yōu)化工具（如圖 2-2所示）。
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU995.3

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊良仲;張連鋼;曹寶軍;徐善忠;;大管徑熱水直埋供熱管道保溫層厚度的計(jì)算[J];煤氣與熱力;2007年02期

2 馮小平;龍惟定;;區(qū)域供冷系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用[J];建筑科學(xué);2012年S2期

3 王順林;;空調(diào)冷水變流量二級(jí)泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探討[J];制冷;2013年02期

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1 董文靜;基于分布式能源的智能建筑能源網(wǎng)中輸配管網(wǎng)優(yōu)化分析[D];湖南大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2603458