建筑冷热电联供系统运行策略优化及评估研究

作     者：徐志豪 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯健敏

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 081404[工学-供热、供燃气、通风及空调工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：建筑冷热电联供系统 负荷特性分析 运行策略 多准则评估 

摘      要：“双碳背景下,能源结构转型成为大势所趋,建筑冷热电联供(Building Combined Cooling Heating and Power,BCCHP)系统作为综合能源系统的一种典型应用形式,受到广泛关注。然而,复杂的能量耦合关系,使得BCCHP系统面临严重的电热不匹配问题。基于此,本文对建筑冷热电联供系统的运行策略和评估问题展开研究,主要内容如下:(1)针对建筑负荷的典型负荷日选取问题,提出一种CRITIC改进K-means聚类算法,解决大量负荷数据输入导致的计算量巨大和数据冗余问题。以日负荷率、日负荷波动率为聚类特征,基于改进的加权K-means聚类算法对负荷数据进行聚类,根据聚类结果选取夏季、冬季和过渡季负荷典型日。以典型负荷日数据代替建筑全年负荷数据,降低模型计算时的数据复杂度。此外,对建筑负荷特性展开分析,明确气候特征与建筑类型特征对建筑负荷特性的影响。(2)针对建筑冷热电联供系统运行时的电热不匹配问题,提出一种考虑储能特性的混合负荷跟随运行策略(Following Hybrid Load-Energy Storage Characteristics,FHLESC),扩大电热匹配区间。考虑储能设备参与运行决策,所提运行策略以储能设备的容量变化情况作为运行模式转换的枢纽,适时调整运行模式,缓解储能压力。以系统的综合表现最优为优化目标,采用粒子群优化算法对模型进行求解。仿真结果表明,本文提出的考虑储能特性的混合负荷跟随运行策略能够显著提高系统的综合表现,与传统运行策略相比,系统性能得到较大提升,证明了所提运行策略在BCCHP系统中的有效性。(3)针对建筑冷热电联供系统的性能评估问题,构建一种考虑多气候区多建筑类型的BCCHP系统评估框架,实现对BCCHP系统的多准则评估。根据BCCHP系统的能量耦合关系,制定多准则评估指标体系。对不同特征与建筑负荷的相关性进行分析,得到气候特征与建筑类型特征对建筑负荷的影响程度。在决策层进行信息融合,根据不同特征的影响程度确定各指标的主观权重,并基于最小鉴别信息原理求取综合权重分布。针对传统TOPSIS算法样本区别度低的问题,基于灰色关联分析与前景理论对TOPSIS评估模型进行改进。仿真结果表明,根据气候特征与建筑类型特征信息融合的组合赋权方法,权重分布更均衡。与传统评估框架相比,所提考虑多气候区多建筑类型的BCCHP系统评估框架样本区别能力更优,能够更全面地评估各BCCHP系统的性能表现。