【摘要】：能源是社會經(jīng)濟發(fā)展進步的重要支柱。在能源需求日益增長的同時,環(huán)境污染、能源供需不平衡的問題不斷加劇。因此,對更廣泛的清潔能源消納模式、更高效的能源綜合利用方法、更優(yōu)化的能源系統(tǒng)調(diào)控手段的探索愈發(fā)迫切。綜合能源系統(tǒng)是推動能源清潔化發(fā)展、支持能源高效利用及節(jié)能減排的重要途徑。本文研究了綜合能源系統(tǒng)評價指標體系,分析了綜合能源系統(tǒng)的規(guī)劃技術(shù)路線,提出了一種基于改進遺傳算法的能源供需配置優(yōu)化及能源站優(yōu)化選址的方法。針對綜合能源系統(tǒng)協(xié)同耦合的復(fù)雜運行調(diào)控問題,提出了基于信息物理系統(tǒng)的綜合能源系統(tǒng)智慧調(diào)控優(yōu)化技術(shù)方法。主要研究內(nèi)容如下:建立了綜合能源系統(tǒng)負荷模擬計算模型與單元設(shè)備模型,提出了包含經(jīng)濟、環(huán)境與能源結(jié)構(gòu)要素的綜合能源系統(tǒng)評價指標模型,利用基于綜合成本法的經(jīng)濟指標評價多能源配置的經(jīng)濟效益優(yōu)化程度,利用結(jié)合氣候變化指標和污染物排放指標的環(huán)境指標反映系統(tǒng)的環(huán)境友好程度,利用能源指標評價能源輸入結(jié)構(gòu)與能耗結(jié)構(gòu)的合理性�？紤]設(shè)備初投資成本、設(shè)備運行維護成本及污染物排放量等要素,建立了多約束條件的能源供需配置多目標優(yōu)化模型。利用改進遺傳算法求解該優(yōu)化問題,通過適應(yīng)度函數(shù)修正與交叉變異概率改進,提升遺傳算法的局部搜索能力。建立了以最小化建設(shè)成本、能源輸配損失為優(yōu)化目標的綜合能源站優(yōu)化選址模型,引入了基于地理坐標的優(yōu)化變量設(shè)置方法和基于距離最短原則的能源站用戶分配流程。將以上優(yōu)化方法應(yīng)用于某醫(yī)藥港小鎮(zhèn)綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計,獲得了面向經(jīng)濟與環(huán)境目標的能源供需配置優(yōu)化的帕累托解集。同時,利用能源結(jié)構(gòu)評價指標分析了解集方案的循環(huán)能源利用率,總體循環(huán)能源利用率在45%以上。對小鎮(zhèn)地理信息坐標化處理后,進行了面向10個重要能源用戶的多能源站選址尋優(yōu)。提出了基于信息物理系統(tǒng)的綜合能源系統(tǒng)智慧調(diào)控優(yōu)化技術(shù)路線,即由“物聯(lián)感知—模型預(yù)測—優(yōu)化決策—精準調(diào)控”構(gòu)成的綜合能源系統(tǒng)的信息物理融合閉環(huán)調(diào)控體系,建立了綜合能源系統(tǒng)中供熱管網(wǎng)的熱工水力機理模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動的辨識修正模型與運行優(yōu)化模型。以某化學(xué)工業(yè)園區(qū)高壓蒸汽熱網(wǎng)為例,驗證了辨識修正后的熱工水力模型仿真準確性,熱工水力模型仿真計算結(jié)果與實測數(shù)據(jù)總體誤差小于5.5%,并利用模型仿真與運行優(yōu)化的并行尋優(yōu)方法,分析優(yōu)化了4種典型工況下,蒸汽熱網(wǎng)中部電調(diào)閥的運行調(diào)節(jié)策略,提升了熱用戶的供汽品質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TK01
【圖文】：

劃技術(shù)路線，提出了一種基于改進遺傳算法的能源供需配置優(yōu)化及能源站優(yōu)化選址的方法。針對綜合能源系統(tǒng)協(xié)同耦合的復(fù)雜運行調(diào)控問題，提出了基于信息物理系統(tǒng)的綜合能源智慧調(diào)控優(yōu)化技術(shù)方法。論文研究思路及框架如圖1-1所示。本文主要研究內(nèi)容如下：（1）建立綜合能源系統(tǒng)負荷模擬計算模型與單元設(shè)備模型，給出熱電聯(lián)產(chǎn)機組、溴化鋰吸收式熱泵機組、地源熱泵機組、太陽能光熱系統(tǒng)、燃氣鍋爐及供熱管網(wǎng)的建模機理，支撐綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計及運行調(diào)控優(yōu)化。（2）研究包含經(jīng)濟、環(huán)境與能源結(jié)構(gòu)要素的綜合能源系統(tǒng)評價指標模型，利用基于

圖 2-1 第一類溴化鋰吸收式熱泵設(shè)備單元結(jié)構(gòu)示意圖蒸汽作為驅(qū)動熱源加熱發(fā)生器中的溴化鋰稀溶液至沸騰，稀溶冷凝器中與熱網(wǎng)供水換熱，凝結(jié)放熱后成為液態(tài)水進入蒸發(fā)器態(tài)水吸收來自低溫熱源的熱量重新蒸發(fā)為水蒸氣并再次進入吸被溴化鋰濃溶液吸收，由于吸收過程屬于放熱過程，熱網(wǎng)的低步加熱。吸收器中的溴化鋰稀釋液經(jīng)過溶液泵升壓送到發(fā)生器到高溫溴化鋰濃溶液的預(yù)加熱。另一邊，發(fā)生器中蒸發(fā)走水蒸液熱交換器冷卻后回到吸收器中，而熱網(wǎng)回水經(jīng)過吸收器和冷水送回熱網(wǎng)，如此實現(xiàn)機組的連續(xù)循環(huán)運行。的效率可用制熱能效比 COP 衡量，如式（2.20）所示。由于第生器中的驅(qū)動熱源與蒸發(fā)器中的低溫熱源共同加熱，其 COP 因此，在覆蓋蒸汽熱源的區(qū)域綜合能源系統(tǒng)或工業(yè)園區(qū)，利用效回收工業(yè)余熱，實現(xiàn)能源梯級利用[71]。

圖 2-2 地源熱泵單元設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖熱模型包含解析法的線熱源理論、圓柱熱源理論以及，利用無限長線熱源模型描述地源熱泵鉆孔周圍土壤中，其中Ingersoll等人發(fā)展了開爾文的線熱源理論[75]器中心軸為熱源的傳熱，得出了土壤中的溫度分布公20( )2 2l ls Xsq eqT T d I X =2srX 附近任意點的土壤溫度，℃；初始溫度，℃；長度線熱源熱流，W/m；導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；

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