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基于吸热器控制策略的碟式太阳能热电联产系统研究

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基于吸热器控制策略的碟式太阳能热电联产系统研究

作者：顾磊天津大学

学位级别：硕士

聚光太阳能发电技术(CSP)既可以结合储热获得一定的调峰性能,又可以很好的贴合建筑能源系统冷热电多重应用需求,未来将成为太阳能应用乃至整个可再生能源发展布局中的重要一环。作为四种常见的CSP技术之一的碟式太阳能斯特林发电系统,... 详细信息

聚光太阳能发电技术(CSP)既可以结合储热获得一定的调峰性能,又可以很好的贴合建筑能源系统冷热电多重应用需求,未来将成为太阳能应用乃至整个可再生能源发展布局中的重要一环。作为四种常见的CSP技术之一的碟式太阳能斯特林发电系统,无论单纯热利用还是单纯发电,均存在一定程度的能源利用率低、能质浪费的情况,而考虑依据热源温度需求进行精细化热能梯级利用的碟式太阳能热电联产方式,是一种行之有效的提升碟式太阳能系统综合能源利用率的技术手段。为此,本文构建了一套基于位置可调式吸热器及其控制策略的新型碟式太阳能斯特林热电联产系统,其核心在于改变吸热器相对焦点的距离来控制碟式系统聚光比的大小,进而调节吸热器温度以适应不同的热源温度需求。为了验证该系统的性能,文中设计了有冷暖电三种需求的建筑能源应用场景,构建了包含能量转换设备和储能模块的完整碟式太阳能热电联产系统,并完成了碟式太阳能热电联产系统的理论模型构建。在此基础上,依据用能设备热源温度需求和设备启动临界点状态参数,生成了可依据太阳直射辐射强度(DNI)实现发电和产热模式切换以及输出功率调节的系统控制策略。为了验证模型准确性和控制可行性,进行了不同吸热器位置下的碟式太阳能系统的集热实验,四次实验结果均能将集热功率平均相对误差控制在10%以内,充分验证了理论模型精度。为了分析碟式太阳能热电联产系统的性能,文中选择天津、银川、拉萨三个DNI水平有着显著差异的代表性地区进行了技术指标对比。结果显示,在有蓄电和蓄热模块支持的情况下,天津的供暖季全天用电负荷满足率和用热负荷满足率分别为7.95%和39.07%,银川为19.87%和74.83%,拉萨达到了74.83%和81.46%;而对于制冷季全天用电和用冷负荷满足率,天津为33.61%和41.80%,银川为62.30%和46.72%,拉萨为66.39%和87.70%。在系统综合能源利用率方面,天津、银川、拉萨的供暖季数据分别为47.61%、48.78%和38.74%,对应的制冷季数据分别为31.37%、30.11%和35.06%,而三地单发电系统的季节能源利用率最高仅为18.06%。碟式太阳能热电联产系统表现出更加优越的性能。

关键词：碟式太阳能热电联产梯级利用可调式吸热器系统控制策略综合能源利用率

“双碳”背景下楼宇群分布式能源对环境的影响分析和优化

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“双碳”背景下楼宇群分布式能源对环境的影响分析和优化

作者：张钟平南昌大学

学位级别：硕士

在全球能源结构转型不断加速背景下,我国能源系统形态加速变革,呈现分散、扁平、低碳特征,明确碳达峰、碳中和发展目标,提出要推进建筑用能电气化和低碳化,积极发展分布式能源,构建清洁低碳安全高效的能源体系。但目前燃气分布式能源系... 详细信息

在全球能源结构转型不断加速背景下,我国能源系统形态加速变革,呈现分散、扁平、低碳特征,明确碳达峰、碳中和发展目标,提出要推进建筑用能电气化和低碳化,积极发展分布式能源,构建清洁低碳安全高效的能源体系。但目前燃气分布式能源系统存在供需匹配性差、系统能效低于设计值、排放偏高等实际问题,燃气分布式能源冷热电联供系统未能发挥在梯级利用、综合效率、节能减排等方面的优势。在此背景下,为分析燃气分布式能源供需匹配性问题,本文首先提出了规划阶段蒙特卡洛峰值负荷分析、设计阶段不确定量化长周期负荷分析、运行阶段SVM和PSO-BP短周期负荷分析等分阶段的不同预测方法,以每种超过2万平米的典型办公、商业、酒店建筑群案例对象,建立了多阶段负荷模型和数据。结果表明,蒙特卡洛模拟法得出的最大冷负荷相对误差22.6%比可研报告最大冷负荷的相对误差67.9%低。对外部条件相对敏感的商业负荷指标计算和不确定量化长周期偏差率为61%,采用单一的指标法计算负荷容易造成与实际负荷较大偏差。运营阶段的PSO-BP算法、GA-SVM两种算法均与实际负荷吻合较好,最大相对偏差分别为12.8%、6.4%,GA-SVM算法能够获得更高的预测精度。再次,为分析燃气分布式能源系统效率偏低的问题,本文建立了楼宇群分布式能源指标和数学模型,提出了带精英策略的快速非支配排序遗传算法NSGA-II,以大型楼宇群4.4MW分布式能源和315k W燃气内燃机分布式能源为建模对象,考虑电、热、冷三种不同形式的功率平衡约束以及设备的运行特性约束,通过帕累托前沿快速筛选出最佳权衡最优解。结果表明,燃气分布式能源与余热利用、冰蓄冷系统结合的多目标优化运行在系统运行使用率、供需匹配性和经济性等方面有大幅提升。在冷负荷需求大且稳定情况下,内燃机+溴化锂比内燃机+溴化锂+水冷机运行模式下的效益高9.2%,但在2万较低冷负荷需求下的内燃机和溴化锂串联空调供冷负荷超过实际约65%。最后,针对燃气分布式能源系统的节能与减排效果不理想问题,本文开展楼宇群燃气分布式能源减污降碳评价优化研究,建立了综合能源利用率、CO2减排率、年节能率等评价模型,以楼宇群分布式供能系统为案例研究对象,提出了燃气内燃机效率和排放的影响关系,以及降低排放Urea-SCR优化方法。结果表明,在相同负荷情况下,内燃机+溴化锂供能系统一次能源利用率84.13%高于微燃机+溴化锂供能系统81.92%;对于相同型号内燃机其效率和排放呈现一定规律,1号内燃机在100%负荷下其能源利用效率88.36%高于3号内燃机87.33%,但是3号内燃机排烟能量6367.59k W低于1号内燃机6605.16k W,在具体环境需求下存在最理想的运行状态。通过内燃机排放Urea-SCR模拟分析,布置多孔板后首层催化剂入口速度均匀性得到了提升,入口速度4.1m/s时的相对偏差系数10.5%比入口速度5.66m/s时的相对偏差系数23.1%低,但在相同的喷射位置下,入口速度5.66m/s时候的还原剂均匀性比入口速度4.1m/s时更好。

关键词：低碳楼宇群多阶段负荷多目标综合能源利用率

基于压缩空气储能的冷热电联产系统优化调度研究

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基于压缩空气储能的冷热电联产系统优化调度研究

作者：司书千山东理工大学

学位级别：硕士

为解决能源危机和环境污染,当今社会加大可再生能源的利用率和降低不可再生能源的消耗已成为亟待解决的问题。但可再生能源存在预测和控制方面不可控,导致可再生能源发电并网的发展面临着巨大的挑战。除此之外,社会经济的不断发展,使电... 详细信息

为解决能源危机和环境污染,当今社会加大可再生能源的利用率和降低不可再生能源的消耗已成为亟待解决的问题。但可再生能源存在预测和控制方面不可控,导致可再生能源发电并网的发展面临着巨大的挑战。除此之外,社会经济的不断发展,使电能的消耗逐渐增加、电力出现短缺、用电负荷峰谷出现严重差异。电力储能技术可以将用电低谷时段可再生能源产生的多余电能进行储存,在用电高峰时段向用户提供电能;冷热电联产(CCHP)系统可以提高系统的能源利用率,同时可以利用电能与热能、冷能相互转化的关系解决负荷曲线峰谷差距较大的问题,起到解决上述问题的作用。在各种传统的储能技术中,先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)的可靠性高、成本低廉、环境影响较弱,是目前较为理想的储能技术之一。同时CCHP系统作为综合能源系统的典型事例可以提高系统的能源综合利用率。本文采用AA-CAES作为CCHP系统的储能装置,并对AA-CAES系统加入光热模块和制冷模块进一步提高了对能源的利用率,提出了基于AA-CAES的CCHP系统。并通过仿真分析,研究了系统运行时的经济性、经济?效率、分时经济?效率等指标,验证了本文所提理论的合理性,本文主要研究内容如下:(1)为提高CCHP系统的综合能源利用率,本文对AA-CAES系统加入光热模块及制冷模块,并建立数学模型。分析了AA-CAES系统加入光热及制冷模块后与CCHP系统存在互补特性,同时采用分时经济?效率对模型进行三种情景下的分析验证,结果表明CCHP系统采用含光热及制冷模块的AA-CAES系统作为系统储能装置时可以得到更高的能源利用率。(2)对模型进行求解过程中,采用更适用于多参数模型的群体优化算法对模型进行求解,并对螺旋搜索机制表现出的易陷入局部最优以及寻优精度差等缺陷进行改进,提出行星搜索算法,通过测试函数验证该算法在进行多参数优化问题求解时可以得到精度更高的全局最优点;并针对含AA-CAES系统的CCHP系统的经济性进行优化调度研究,结果表明在进行CCHP系统优化调度方面,行星搜索算法较其他算法具有较好的寻优特性。(3)结合国情需要,在经济?效率的基础上,结合分时电价的影响,建立分时经济?效率的评价指标,建立基于AA-CAES的CCHP系统模型,对?效率、经济?效率、分时经济?效率进行仿真验证,结果表明分时经济?效率可以更好的反映系统能源利用率。

关键词：冷热电联产系统先进绝热压缩空气储能系统综合能源利用率行星搜索算法分时经济(火用)效率

一种基于地源热泵耦合蓄能水池的分布式能源系统

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分布式能源 2023年第3期8卷 65-72页

作者：马鹏亮北京燃气能源发展有限公司北京市朝阳区100101

以某能源站实际项目为案例,对地源热泵耦合蓄能水池承担基础负荷的分布式能源系统效率及经济性进行研究。通过计算机软件对末端冷热负荷进行逐时模拟,采用地源热泵+蓄能水池承担基础负荷,耦合其他传统能源作为系统调峰和保障的运行方式... 详细信息

以某能源站实际项目为案例,对地源热泵耦合蓄能水池承担基础负荷的分布式能源系统效率及经济性进行研究。通过计算机软件对末端冷热负荷进行逐时模拟,采用地源热泵+蓄能水池承担基础负荷,耦合其他传统能源作为系统调峰和保障的运行方式,确定项目装机比例及计算系统的能源利用率和经济性。研究表明,能源站能源系统根据当地不同时段的能源价格,采用不同的能源组合形式,实现了项目经济、高效、环保运行。对于地源热泵耦合蓄能水池承担基础负荷的分布式能源系统,通过搭建智慧能源管理平台,实现多能协同、智能耦合的运行模式。分布式能源系统与传统能源供应系统相比,不仅可提高能源利用效率和系统经济性,也可提高可再生能源利用率。

关键词：分布式能源系统综合能源利用率可再生能源利用率经济性运行

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浅谈商用燃气蒸箱综合能源技术利用率

中国新技术新产品 2021年第4期 42-44页

作者：张国亮浙江九龙厨具集团有限公司浙江杭州311261

随着人们消费水平的提高和对健康饮食的追求,商用燃气蒸箱产品因其特有的食物烹饪方式,非常适合国人的日常餐饮习惯,所以在国内市场受到了用户的好评,尤其是蒸箱出蒸汽的速度、数量、蒸汽利用率和烹饪时间与菜品质量息息相关,该文通过... 详细信息

随着人们消费水平的提高和对健康饮食的追求,商用燃气蒸箱产品因其特有的食物烹饪方式,非常适合国人的日常餐饮习惯,所以在国内市场受到了用户的好评,尤其是蒸箱出蒸汽的速度、数量、蒸汽利用率和烹饪时间与菜品质量息息相关,该文通过工作实践经验,针对商用燃气蒸箱热效率概念、测试方法及要求进行总结分析。提出了商用燃气蒸箱蒸汽利用率的概念,希望通过商用燃气蒸箱合理设计有效热负荷容积比及提高节能措施,提升能源综合利用率,从而达到节能降耗的目标。

关键词：蒸箱蒸发量热效率有效热负荷容积比蒸汽利用率节能措施综合能源利用率

LM2500+G4型燃气-蒸汽联合循环机组余热加热天然气的技术经济分析

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华电技术 2018年第7期40卷 59-61,63页

作者：马琴李伟常娜娜王宸曦中国华电科工集团有限公司北京100160 国家能源分布式能源技术研发中心北京100160

LM2500+G4型燃气-蒸汽联合循环发电机组利用余热锅炉尾部余热加热天然气进气系统,天然气进气温度按照常规20℃计,分别将燃气温度加热到30~80℃。通过对比分析,将天然气加热至80℃时技术经济性能最优,不仅显著提高了以LM2500+G4燃机为核... 详细信息

LM2500+G4型燃气-蒸汽联合循环发电机组利用余热锅炉尾部余热加热天然气进气系统,天然气进气温度按照常规20℃计,分别将燃气温度加热到30~80℃。通过对比分析,将天然气加热至80℃时技术经济性能最优,不仅显著提高了以LM2500+G4燃机为核心的分布式能源系统的综合能源利用率,还提高了机组运行的经济性、可靠性及安全性,有效防止了低温腐蚀。

关键词：燃气-蒸汽联合循环机组天然气加热器综合能源利用率节能

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微能网系统优化设计技术研究

钢铁技术 2019年第1期 31-33页

作者：李锋中冶赛迪工程技术股份有限公司

微能网的优化配置是保证微能网可靠经济运行的关键问题之一,直接影响微能网的综合能源利用率、供能可靠性和供能质量。因此,微能网系统优化设计技术是微能网系统规划设计阶段需要解决的核心问题,系统设计的合理与否将直接影响系统安全... 详细信息

微能网的优化配置是保证微能网可靠经济运行的关键问题之一,直接影响微能网的综合能源利用率、供能可靠性和供能质量。因此,微能网系统优化设计技术是微能网系统规划设计阶段需要解决的核心问题,系统设计的合理与否将直接影响系统安全性和经济性。本文以微能网的建模研究、运行策略、评价指标、约束条件、求解方法、决策方法和分析评估的思路展开研究,实现最大化利用可再生能源、进一步提高系统综合能源利用率和节能率,充分发挥微能网系统的优越性和先进性。

关键词：微能网综合能源利用率优化设计安全性经济性

上海浦东前滩天然气分布式能源项目设计与运行

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暖通空调 2021年第S1期51卷 215-219页

作者：张新记苏夺刘毅徐巍王勇华东建筑设计研究院有限公司上海电力股份有限公司新产业管理中心

上海浦东前滩天然气分布式能源项目为前滩地区约200万m;的公共建筑提供冷热源,项目采用天然气分布式供能技术、水蓄能技术、双级热泵技术及大容量电动冷水机组。对项目概况、系统设计进行介绍,并依据2020年运行统计数据,对系统运行效率... 详细信息

上海浦东前滩天然气分布式能源项目为前滩地区约200万m;的公共建筑提供冷热源,项目采用天然气分布式供能技术、水蓄能技术、双级热泵技术及大容量电动冷水机组。对项目概况、系统设计进行介绍,并依据2020年运行统计数据,对系统运行效率进行分析,天然气分布式供能系统的利用小时数及综合能源利用率、制冷效率、制热效率均达到设计要求。

关键词：能源中心天然气分布式供能综合能源利用率利用小时数制冷效率双级热泵制热效率