基于分布式变频的燃气冷热电联供系统优化运行研究

作     者：程琤 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孙波;罗永焕

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：冷热电联供 区域综合能源系统 分布式变频 遗传算法 优化运行 

摘      要：燃气冷热电联供系统改变了集中式的能源生产与供应模式,充分体现了“梯级利用的科学用能思想,显著提升了能源利用效率,于近年来得到国家有关部门的高度重视与大力支持,取得了快速发展。尽管冷热电联供系统得到了广泛而深入的研究,但目前在工程领域内应用的传统冷热电联供系统在容量配置、运行调度策略及外供冷、热水输配方式等方面仍存在不足,导致系统运行经济性变差,且增加了外供冷、热水的输配电耗和冷、热损失。基于此种情况,本文引入了供热工程中较为新颖的分布式变频系统,将燃气冷热电联供系统的外供冷、热水向用户进行输配,并分别讨论了在供冷、供热的不同模式下,整个系统的不同运行模式及输配水泵的不同配合方式。首先,本文根据实际工况,以济南市某商务区写字楼群的区域能源项目为背景,建立了基于分布式变频技术的基于分布式变频的冷热电联供系统的系统模型,并通过计算与分析实现了系统设备的合理配置与选型。其次,在此基础上,本文以系统运行成本最低为目标,选取燃气内燃发电机组发电功率和电制冷机组输出功率为优化变量,基于遗传优化算法对整个系统的运行参数进行了合理优化。另外,本文通过对供热、供冷模式下变频水泵的控制策略进行设计,实现了系统合理、稳定、节能、高效运行,降低了电耗和冷热损失,并实现了各用户间的水力平衡。又次,基于以上设计,本文依托MATLAB仿真平台,结合实际参数对设计进行仿真试验,并给出了运行经济性最优条件下的仿真试验结果。仿真结果证明,本文的设备选型配置、能量优化策略及运行控制方式均合理有效,所设计的基于分布式变频的冷热电联供系统在运行经济性、节能性方面均优于传统燃气冷、热、电分供系统及传统冷热电联供系统。最后,本文的研究成果应用于实际工程项目建设,并设计了三层架构的控制系统,利用ARM控制器,结合SCADA平台及SQL数据库,实现了工程项目的自动化应用。