【摘要】：能源戰(zhàn)略是國家發(fā)展戰(zhàn)略的重要支柱。我國正處于城市化快速增長時(shí)期,為支撐經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,需要以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革為主線,構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系,需要重視城市能源的綜合高效利用、能源供應(yīng)安全以及環(huán)境保護(hù)問題,做好能源規(guī)劃是解決此問題的重要基礎(chǔ)工作。在區(qū)域能源規(guī)劃時(shí),存在用能目標(biāo)和資源條件在時(shí)間、空間和形態(tài)方面的不一致問題,需要根據(jù)用能目標(biāo)和資源條件,采用多種能源相互增補(bǔ)的方式減緩能源供需矛盾�！皹�(gòu)建多能互補(bǔ)、供需協(xié)調(diào)的智慧能源系統(tǒng)”,在“實(shí)施多能互補(bǔ)集成優(yōu)化工程”是《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》(發(fā)改能源[2016]2744號)中提出的重要任務(wù),要求在新增用能區(qū)實(shí)施終端一體化集成供能工程,在既有工業(yè)園區(qū)等用能區(qū)域,推進(jìn)能源綜合梯級利用改造,利用大型綜合能源基地推進(jìn)風(fēng)光水火儲多能互補(bǔ)工程建設(shè)運(yùn)行。對區(qū)域多能互補(bǔ)能源供給的方的法優(yōu)化研究工作,對合理維護(hù)自然資源,增進(jìn)生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)具有重要意義。本文對多能互補(bǔ)供能模式下區(qū)域能源規(guī)劃的優(yōu)化問題進(jìn)行了探討,試圖建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,并結(jié)合北京某區(qū)域的能源供需特點(diǎn),探討具體的優(yōu)化以及應(yīng)用。本文完成的主要工作和成果如下:(1)研究了多能互補(bǔ)的原理和構(gòu)建區(qū)域能源規(guī)劃中多能互補(bǔ)的數(shù)學(xué)模型的方法。嘗試構(gòu)建了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)和燃料電池等三種多能互補(bǔ)形式的數(shù)學(xué)模型。(2)研究并提出了一種多能互補(bǔ)情景下區(qū)域供能方案的優(yōu)化方法。首先從實(shí)際自然情況與當(dāng)?shù)厝宋那闆r未考慮因素,確立包括年消費(fèi)最低、碳排放量最低、耗能最少等目的的目標(biāo)函數(shù)。其次從自然因素到人為選擇規(guī)劃因素,詳細(xì)研究當(dāng)?shù)氐墓┠芗s束條件。其中包括傳統(tǒng)能源、可再生能源、為利用能源在不同地區(qū)的供能約束,同時(shí)還包括設(shè)備類型、設(shè)備容量、臺數(shù)選擇約束、運(yùn)行特性約束、能量輸送網(wǎng)絡(luò)相關(guān)約束等人為規(guī)劃因素,進(jìn)行了逐一的建立。再之后,分別以年花費(fèi)最低以及碳排放最低為目標(biāo)函數(shù),結(jié)合約束條件,對多能互補(bǔ)情境下區(qū)域供能方案模型進(jìn)行了優(yōu)化�；诖朔椒�,可以年花費(fèi)最少或年碳排放量最少為目標(biāo)函數(shù)的進(jìn)行區(qū)域供能優(yōu)化。(3)利用所建模型,對京南某新區(qū)區(qū)域能源規(guī)劃進(jìn)行了研究,提出了以年花費(fèi)最低為目標(biāo)函數(shù)的熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)和熱泵技術(shù)的結(jié)合的區(qū)域能源規(guī)劃方案。該區(qū)域中一部分用電來自電網(wǎng),一部分用電來自熱電聯(lián)產(chǎn)。在白天電網(wǎng)價(jià)格偏高時(shí)會主要運(yùn)行熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),同時(shí)在夏天可以生產(chǎn)生活熱水。作為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的補(bǔ)充,熱泵在夜間購電價(jià)格較低時(shí)運(yùn)行。同時(shí)與傳統(tǒng)的功能方式相比,優(yōu)化后的多能互補(bǔ)供能優(yōu)化系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)性方面相對減少了25%,同時(shí)相對傳統(tǒng)供能系統(tǒng)增加的初投資可以在3.3年內(nèi)收回。(4)對多能互補(bǔ)區(qū)域能源供能方案的評價(jià)方法進(jìn)行了歸納與總結(jié)。其中包括碳足跡的概念意義以及分析方法。熱力學(xué)評價(jià)、經(jīng)濟(jì)性評價(jià)以及環(huán)境評價(jià),對各類評價(jià)指標(biāo)的特點(diǎn)進(jìn)行了歸納與總結(jié)。對本文中所建立的區(qū)域多能互補(bǔ)供能方案進(jìn)行了碳足跡的評價(jià)。
【圖文】：

第2章 區(qū)域能源規(guī)劃中多能互補(bǔ)的原理與模型2.1 多能互補(bǔ)區(qū)域能源規(guī)劃簡介目前，我國各類新能源的利用率還相對較低，制約新能源發(fā)展的主要問題是能源造成的二次污染。為了可以既充分利用資源，提高能源利用效率，又能夠?qū)⒐╇娞^于單一這一不足進(jìn)行改善，使得能源在使用和消耗的過程中所制造的污全球環(huán)境所帶來的不好影響減輕，就需要明確不同地區(qū)所具有的能源優(yōu)勢，因地宜，對生物質(zhì)能、太陽能以及風(fēng)能和水能等可再生的能源進(jìn)行合理適當(dāng)、有規(guī)劃化和采用，將多種能源一合理的方式構(gòu)建成互補(bǔ)系統(tǒng)，進(jìn)而成功實(shí)現(xiàn)多能聯(lián)合供[36]。目前對于多能互補(bǔ)系統(tǒng)來說，其主要的應(yīng)用還是在商務(wù)區(qū)、新型產(chǎn)業(yè)園區(qū)、地區(qū)還有工程建設(shè)較新的大規(guī)模公用設(shè)施等區(qū)域，對多種類型的可再生能源進(jìn)行和利用工作，能夠在很大程度上對一些基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行合理有效的布局和優(yōu)化，譬供水、供電、供熱以及燃?xì)獾榷鄠�(gè)方面，具體的結(jié)構(gòu)參看圖 2 -1。

圖 2-2 風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)圖補(bǔ)供電系統(tǒng)（如圖 2-2 所示）就是將太陽能板、控制器、風(fēng)力發(fā)電池和支撐架等物件組合在一起，按照各地日照與風(fēng)力的不同及用電科學(xué)有效的搭配，陰天有風(fēng)時(shí)使用風(fēng)力發(fā)電，有日照的時(shí)候則使用到全部利用自然資源自主發(fā)電，提供照明和驅(qū)動電力，與此同時(shí)還力通過并網(wǎng)這一方式將其運(yùn)送到市電當(dāng)中。光互補(bǔ)供電系統(tǒng)這一創(chuàng)新技術(shù)來說，所具有的特點(diǎn)有以下幾方面：過對風(fēng)能以及太陽能所具有的優(yōu)勢進(jìn)行互補(bǔ)，能夠使得供電系統(tǒng)在加穩(wěn)定；此外，在保證相同供電的情況下儲蓄電池所具有的融容量；目工程建設(shè)需要的資金投入較少，開發(fā)設(shè)備占用的面積相對傳統(tǒng)能成果時(shí)間較短，同時(shí)在操作和控制方面比較簡單易上手；目工程建設(shè)實(shí)施過程中有關(guān)的機(jī)器設(shè)備的安裝比較方便，施工也比維修和護(hù)理也比較容易進(jìn)行，同時(shí)，整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)是不存在負(fù)載除此之外，大到某個(gè)地區(qū)，，小到簡單的獨(dú)立家庭，都能使用風(fēng)光互一供電系統(tǒng)所服務(wù)的區(qū)域非常確定、規(guī)模小。理的設(shè)計(jì)與匹配，在完全由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電的情況下，極少電源，可以獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK018

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本文編號：2664643