伴隨著電力需求的增加和世界能源危機(jī)的加劇,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),提高能源利用率,改善能源安全,解決環(huán)境污染已經(jīng)成為我國能源戰(zhàn)略的重點(diǎn)。分布式能源系統(tǒng)作為一種新型能源供應(yīng)模式,以其節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和供能可靠等優(yōu)勢,在我國有著廣泛的發(fā)展前景。分布式能源系統(tǒng)是一種建立在能量梯級利用理念基礎(chǔ)上的多聯(lián)供總能系統(tǒng),通過在需求側(cè)根據(jù)用戶對能源的不同需求,實(shí)現(xiàn)“溫度對口、梯級利用”的供能模式,將輸送環(huán)節(jié)的損耗降至最低,從而實(shí)現(xiàn)能源利用效率和環(huán)境效益的最大化。 如何借助能源系統(tǒng)的集成和耦合,實(shí)現(xiàn)不同能量利用系統(tǒng)之間物質(zhì)和能量的優(yōu)化配置,以有效提高能源資源的綜合利用效率,同時減少化石燃料利用對環(huán)境的負(fù)面影響,是分布式能源系統(tǒng)研究的前沿課題和發(fā)展趨勢。此外,對于分布式能源系統(tǒng)的用戶,特別是對建筑能源用戶,其終端負(fù)荷需求隨季節(jié)、晝夜和使用時間呈現(xiàn)多周期的變化規(guī)律,因而對系統(tǒng)的設(shè)計提出了嚴(yán)格的要求。一個優(yōu)化的分布式系統(tǒng)應(yīng)該充分考慮這些因素,對能源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化選擇,使得該系統(tǒng)能夠在滿足任意典型工況的能量需求前提下均能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)全生命周期內(nèi)的經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境目標(biāo)函數(shù)。常規(guī)分布式能源系統(tǒng),在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)取得較成熟的研究成果并得到推廣應(yīng)用,但是在我國的研究還處于初級階段。 本論文的研究以基于能源與環(huán)境耦合的分布式能源耦合系統(tǒng)為主要研究對象,探索中國特色的分布式能源發(fā)展道路,克服常規(guī)分布式能源系統(tǒng)的缺陷,在能源技術(shù)和利用方式上綜合考慮能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境因素,實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)的耦合平衡及能源與環(huán)境的最佳匹配融合,更好地實(shí)現(xiàn)能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。 首先進(jìn)行了分布式能源耦合系統(tǒng)的概念性研究。在對分布式能源系統(tǒng)概念、組成及基本原理闡述的基礎(chǔ)上,對分布式能源系統(tǒng)的技術(shù)方案進(jìn)行總結(jié),分析了常規(guī)分布式能源系統(tǒng)發(fā)展研究存在的問題,創(chuàng)新性地提出分布式能源發(fā)展趨勢—分布式能源耦合系統(tǒng)的概念,指出基于能源與環(huán)境的耦合特性是分布式能源的本質(zhì)特征,明確提出耦合特性研究是中國特色分布式能源的發(fā)展途徑。 系統(tǒng)地進(jìn)行分布式能源系統(tǒng)中能源與環(huán)境耦合特性研究。這是本論文的重點(diǎn),分別就常規(guī)分布式能源系統(tǒng)與環(huán)境、可再生能源、常規(guī)能源系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、以及煤化工多聯(lián)產(chǎn)集成耦合系統(tǒng)的耦合特性進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究,從各層面闡述耦合系統(tǒng)的內(nèi)容、機(jī)理和特性。其中,與環(huán)境的耦合包括環(huán)境影響評價、與環(huán)境技術(shù)的耦合、與區(qū)域能源規(guī)劃的耦合；與可再生能源的耦合,包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮�、生物質(zhì)能以及其他低熱值燃料的耦合；與常規(guī)能源系統(tǒng)的耦合包括與蓄能系統(tǒng)、煙氣余熱回收系統(tǒng)的耦合,以及與電力、熱力和燃?xì)庀到y(tǒng)的耦合；與信息系統(tǒng)的耦合包括耦合型DCS系統(tǒng)和耦合型智能能源管理平臺的研究。 深入地開展分布式能源系統(tǒng)中能源與環(huán)境優(yōu)化集成模型研究。提出反映耦合特性的優(yōu)化集成方法、與優(yōu)化運(yùn)行相結(jié)合的優(yōu)化集成模型,以及優(yōu)化集成的數(shù)學(xué)模擬方法。分布式能源耦合系統(tǒng)的優(yōu)化集成模型,主要采用數(shù)學(xué)模擬的方法,實(shí)現(xiàn)分布式能源系統(tǒng)的系統(tǒng)集成、負(fù)荷分析、經(jīng)濟(jì)型計算及數(shù)值模擬,達(dá)到分布式能源的最佳經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境性、安全性。這是本論文的又一重點(diǎn)。 最后進(jìn)行分布式能源耦合系統(tǒng)實(shí)例研究。結(jié)合作者本人主導(dǎo)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)營的長沙黃花國際機(jī)場分布式能源耦合系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)際,進(jìn)行分布式能源耦合系統(tǒng)實(shí)例分析,將本論文所研究的分布式能源系統(tǒng)耦合特性及優(yōu)化集成模型理論與項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合,建立新分布式能源耦合系統(tǒng)示范項(xiàng)目,推動探索中國特色的分布式能源發(fā)展道路和分布式能源在中國的發(fā)展。 分布式能源是世界能源工業(yè)發(fā)展的重要趨勢,是人類可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分,它作為一種新型科學(xué)用能的最佳方式正得到世界各國廣泛重視和應(yīng)用而蓬勃興起。我國“十二五”規(guī)劃綱要明確提出“大力發(fā)展新能源,促進(jìn)分布式能源的推廣應(yīng)用”,相信隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和可持續(xù)戰(zhàn)略的深入,我國分布式能源尤其是新型分布式能源耦合系統(tǒng)將得到長足的發(fā)展。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2011
【中圖分類】：X322
【部分圖文】：

甲c和甲g可能會為負(fù)值，這意味著水體通過水面對流和巖土得熱。采用模型計算的景觀湖自然平均水溫和水源熱泵運(yùn)行后的水溫變化曲線如圖2一5、圖2一6所示，夏季自然平均水溫在29℃左右，冬季自然平均水溫在6.9℃左右。︸了獷夕”J士聲廳\認(rèn)叭、、:人、丫、31︵少"灰場一2527顫到—自然水溫一一熱泵運(yùn)行時的水沮23{卜一一-一~二一一一曰附一7一17一77一137·197一257一318一6時間8.128一188一248一3圖2一5景觀湖平均水溫變化圖(夏季)FigureZ一 5ThediagramofthelakewateraveragetemPeraturevariationinSUin】】lef

視為主流空氣與邊界層空氣不斷混合的過程。夏冬季，可能出現(xiàn)的湖水與空氣的熱交換情況有以下三種。(1)水溫高于空氣濕球溫度而低于空氣干球溫度，發(fā)生如圖2一7所示的2一3過程。此時由于tw<t，，幾5>p，，部分湖水蒸發(fā)帶走熱量，同時湖水被空氣加熱。(2)水溫等于空氣干球溫度時，發(fā)生2一6過程。此時由于tw=氣，幾6>p，說明不發(fā)生顯熱交換，空氣狀態(tài)變化過程為等溫加濕。散熱全部依靠部分湖水蒸發(fā)帶走熱量。(3)水溫高于空氣干球溫度時，發(fā)生2一7過程。此時由于tw>氣

{止儼r含二，‘J扮產(chǎn)3圖2一7空氣與水接觸時的狀態(tài)變化過程FigUreZ一 7ThediagramofstatechangeProeesswhenaircontaetwater從以上分析可以看出，最炎熱的夏季一段時間，湖水白天從空氣中吸收熱量，晚上則向空氣釋放熱量;最寒冷的冬季某些天，由于氣溫低，湖水無論白天或晚上都向空氣釋放熱量，對以湖水供熱來說，是很不利的。湖水源能量計算:根據(jù)最新的神農(nóng)城景觀湖規(guī)劃，湖泊面積約300畝，湖水最深4.0m，親水區(qū)域水深小于0.7m
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本文編號：2882895