2022年热电冷联产系统建模与优化分析研究.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 热电冷联产系统建模与优化讨论韦彬贵中图分类号： TM611 柳州职业技术学院广西柳州 545006）文献标识码： B摘要：使用热电冷联产系统是降低能量消耗,提高能量综合利用率的有效方法；本文针对热 电冷联产系统的工作原理进行的深化的讨论,并对该系统的常用优化方法、策略进行了对 比介绍,提出了实现热电冷联产系统技术最优运行模型；对热电冷联产系统中的脱机过程 和联机过程的分别进行了优化讨论,给出的优化的基本思路；最终对热电冷联产系统的优 化过程进行了具体描述,通过对系统模型的主要参数、工作过程进行建模,并通过相互之 间的约束关系分析,得到了模型的优

2、化结果；关键词 : 热冷电联产系统,建模,制冷,优化,参数Research of modeling and optimized to the Combined Cooling Heating and Power System WeiBinGui LiuZhou Vocational&Technical college, LiuZhou 545006 ）Abstract: It is the efficiency ways to reduce the energy consumption and raise the energy synthesis use factor with the com

3、bined cooling heating and power system. This paper has carried the thorough research to the combined cooling heating and power systemworking principle. And describes the system commonly optimized method and strategy. Based on that, hasproposed the optimized model to the combined cooling heating and

4、power system. Has conducted the optimized research to the combined cooling heating and power system. Off-line process and on-line process distinction, gives optimized basic mentality. Finally has carried on the detailed description to the combined cooling heating and power system optimal process, af

5、ter modeling to the system model main parameter, the work process, and the restraint relationship analysis, obtained the model optimized result. Keyword: the combined cooling heating and power system parameter 1 前言； modelling, cooling ； optimization, 随着经济的进展,人们对能源的消耗也越来越多,近年来,大量的讨论说明能源的消 耗与环境的恶化有着直接

6、的联系；由于在日常使用的能源中,清洁能源只占很小的一部 分,大部分的能源在制造和传输过程中都可能对环境带来污染；为了提高能源的利用率,降低对环境的破坏,同时也为了提高经济的效益,许多学者在能源的循环利用、合理安排 等方面开展了大量的讨论；从目前的讨论情形来分析,热电冷联产和电力网的一体化将会在将来的电力系统结构 中占据重要位置；微型燃油汽轮机,光电发生器,燃料电池系统以及任何一种发电厂都可 以做到热电冷联产；热电冷联产系统能够提高人们对能源的利用率,削减人们对能源的需 求,从而实现对环境的爱护；因此,对热电冷联产系统的工作原理开展讨论,对热电冷联 产系统的工作过程进行优化,提高热电冷联产系统的

7、工作效率具有特别明显的现实意义；1 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 热电冷联产系统设计原理对各种热电冷联产系统的能量监控方法有许多,例如,在只进行热电联产 ；在本讨论中使用的 TOOCS 模型,以蓄热水池代替储电单元,并且包含一个吸取式冷2 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 冻机,之所以采纳这个模型,其重要性和缘由在于：第一,由于系统中已含有一个公用电 网,所以无需储电；其次,由于储电单元比大多数的储热单元的费用要贵,

8、所以对于大规 模的系统而言,增加资金投入尚可实现,但是对于独立的系统,肯定要极有实力才能扩大 投资；3 热电冷联产系统设计过程中优化方法本系统规模较小,包含三种类型的能量流：电能,热能,冷却,并且假设本系统已经 与电力网相连接,对于其治理策略,仅从生产者的角度予以考虑；使用者有两种：一种是 可以购买本系统所产全部电力的电力网,另一种就是局部负荷,局部负荷常被认为是局部 邻域,可以购买其所需要的电能,热能和冷却；本系统要第一满意局部邻域的需要,当 然,电网应当对全部供电储备进行补给,储电设备内部需要的电力可以忽视不计,内部需 要的热力由内部本身供应；本系统中,热电冷联产的各个组件如活塞式发动机,

9、涡轮机,微型燃气轮机,光电发生器,燃料电池系统等,可以替代CHP热电联产）系统,缘由是能量流的类型,尽管本系统可以有其他类型的 CHP系统,但本文所指的 CHP是一种把活塞式发动机和一个可以同时生产电力及热水的发电机连接在一起的系统；本文设定组成 CHP系统的全部管道,以及蓄热水池都经过高度曝晒,但是这些曝晒并未给CHP带来额外的热量；优化运行的要点在于实现科技经济化的运行；优化运行之所以很重要,是由于我们需 要降低投资,节约资金,时间,燃料和环境资源,并且获得更多的效益和舒服度；优化运行的方法有两种：脱机优化运行方法和联机优化运行方法；在脱机优化运行方法中,要预先设定一个负荷曲线图,这个图中

10、记录的是年度中每一 天系统操作前的相等时段的负荷量；该系统必需依据事先优化的明确的程序进行操作；如 果使用的系统比较简洁,并且仅依据一个方案好的程序时间表,那么得到的负荷曲线图就 特别精确,此时就可以并且应当考虑这个方法；假如是在复杂的系统中,如系统中含有无 法预知的负荷,那么负荷曲线图就比较随机,此时考虑负荷曲线图的精确性,就应当实行 其他方法；在联机优化运行方法中,负荷曲线图没有被限定,所以下一刻的负荷质量是无法预知 的；因此,就需要测定系统运作中的负荷,理论上应当测定每时每刻的负荷,但实际操作 时只能测定每个特定的较短的时短的负荷；这种负荷存在于大多数复杂的系统中；这种方 法需要先进的掌

11、握硬件和软件；系统在测定快速的负荷时要有快速的反应,但是由于系统 含有非电力 加热,制冷）的部件,其热力学性质限制了系统的反应速度；这是联机优化运 行方法的最主要的局限性问题,应当进行权衡；在本文采纳脱机方法,从而每天都对TOOCS脱机模型分成 24个时段进行优化；该模型优化了 CHCP系统中的能量流,这个非线性模型主要用于并联型热电冷联产系统,当然,它也 可以用于只有一些小型号的单机系统；由于电负荷,热负荷,冷负荷的变化性和不一样 性,以及售出和购入能源的不同价格,有必要仔细摸索应当采纳哪种能源资源来供应每个 时段的负荷,从而把售出过剩能量获得的日常总收益最大化；假如在较好规模的热电冷联 产

12、的电厂里,没有一个优化运行的策略,那么工厂的总体效率将下降,因此,资金和能源都将会被铺张；优化运行是CHCP系统中能源治理的重要部分；4 热电冷联产系统的优化过程热电冷联产系统模型的优化目标是测定热电联产系统中每个时段的能量流,从而实现全部的负荷需求,把总的日均收益最大化；本模型中使用了能量流的多费率表；事实上,由于本模型比较成熟,所以它可以极大程度的削减再生热的流失；对优化过程进行建模和分析过程涉及的主要符号及含义如下：Z 表示总收入,qk 表示在时间段 k 内出售的能量, Xi,k 表示在 k 的时间段中阶段 i 的热量,表示栅极接线在 i=5 ,9 时的能量转3 / 6 名师归纳总结 -

13、 - - - - - -第 3 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 换为电力的系数,Ci 为时间段i 中制冷消耗的能量,DE 是能量消耗,DC是能量消耗的成本, IPCC 整个需要的电费成本,pi 表示时间段 i 中购买的电量,LMC 为负载治理成本,为贮热槽的充电转换系数；为贮槽的放电效率；R2 为热储存充电速率,为每个时间段的连续时间,为达到时间段 的热能储存,为贮热槽的初始热能储备,为贮热槽的损耗系数,为贮热槽的最小热能储存,为贮热槽的常规容量；为时间段 k 时的电能需求,为功率因数,为热电联产系统的最小电力生产值,为热电联产系统的最大电力生产值,为热电联产系

14、统转化热能为电能的最小比率,为热电联产系统转化热能为电能的最大比率,为帮助过滤的最小产热值,为帮助锅炉的最大产热值,为吸取式冷冻机的最小制冷量,吸取式冷冻机的最大制冷量,为时间段 k 时的制冷需求；出售无功电力给局部网的收入为 售 电 力 给 电 力 负 载 的 收 入 为,从电网购买电力时的回避成本或者出, 出 售 无 功 电 力 给 电 力 负 载 的 收 入,出售热气给热负荷的收入为,满意冷负荷的收入为,需要的电费成本为,内部电力消耗成本为,从电网购买电力的成本为,从电网购买无效电力的成本为,使用热电联产系统发电的成本为,回收热电联产系统 余 热 的 成 本 为, 使 用 辅 助 锅 炉

15、 发 热 的 成 本 为,使 用 吸 收 式 冷 冻 机 制 冷 的 成 本 为, 储 存 热 量 和 传 送 热 量 的 成 本 为,负荷治理的成本为；分析了热电冷联产系统模型各主要参数的表示形式后,将对这些参数之间的约束关系进行分析；建立约束关系时,主要需从以下几个方面考虑：能量生产部件中应考虑所有的生产界限；热能储备的局限,以及从热能储备罐中提取热能的局限是不行防止的；必需考虑热电比,且各种能源需求必需包括在内；假如电负荷低于 CHP 最小能量输出,而且电力的价格也很低,热电联产系统的组件必需关闭；假如热负荷低于锅炉的最小热能输出,而且不需要制冷时,帮助锅炉组件必需关闭；依据这些约束关系

16、,建立了如下关系式：且,式中,4 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 假如,那么假如,那么假如,那么假如 并且那么假如,那么假如那么本模型一个最主要的目的是尽可能的削减热缺失,内部目的是增加贮热水箱的规 就；事实上,发电机产生电力的最低限度是由发电机的型号和规模打算的特殊数值；本 模型为发电机供应了一个生产限度：CO L CO H,并且忽视那些低于最小水平的产电数 量,将这些数量值设置为零 关掉热电联产系统；）本文假设中心电站拥有足够的才能去购买该模型所判定的过剩电力；栅极接线装置的约束被看作是他们的总效率 的

17、建模及仿真讨论 J. 能源讨论与治理 .2022,1804:34-36 ；3 张会生 ,刘永文 ,苏明等 .高温燃料电池 燃气轮机混合发电系统性能分析J.热能动力工程.2002,173:11-14,105 4 皇甫艺 ,吴静怡 ,王如竹 . 冷热电联产CCHP 综合评判模型的讨论J. 工程热物理学5 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 报.2005,.26S1增刊:13-16；5 孔祥强 ,杨前明 ,李瑛 .自然气驱动小型分布式冷热电三联供系统效益分析 A.2005 年山东省制冷空调学术年会论文集 C.2005

18、:79-82,89 6 秦朝葵 ,李伟奇 ,谢卫华 . 微 燃机自然气冷热电三联供系统热 力学分析 J. 自然气工业.2022,281:137-139,184 7 杨晚生 ,郭开华 .微型燃气轮机冷热电联供系统的能耗特性分析 报.2022,4101:87-90 J. 太原理工高校学8 张雪梅 ,胡小坚 ,李伟奇 .微型燃气轮机分布式能源系统动态能耗分析与优化应用 J.热力发电.2022,3901:1-5 9 李胜 ,吴静怡 ,王如竹 .冷热电联供系统的讨论热点概述J.制冷与空调 .2022,806:1-9 10 贾明生 ,凌长明 .热电冷联产系统的几种主要评判模型分析 J.制冷与空调 .2004,404:34-38 11孙建国 ,冯志兵 .冷热电联产系统的进展及前景J.燃气轮机技术 .2006,1902:11-17,43 12 蒋毅 ,任禾盛 ,刘宝兴 .微型燃气轮机冷热电联供系统的热经济性分析 J.上海理工高校学报.2004,2605:485-489 6 / 6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页