考虑拓扑规划与管线选型的区域综合能源系统优化配置方法

区域综合能源系统是一种集多种能源生产与转换为一体的,具有能源利用效率高、多能源协调互补以及清洁低碳为特征的综合性能源生产形式。研究综合能源系统的优化配置方法有助于系统节能减排、保障地区用能安全以及促进可再生能源大幅消纳。本文建立了含拓扑规划的区域综合能源系统优化配置模型。其基本思路是以分布式能源站为基本供能单元,通过引入电力线路与输热管道的选型和容量配置约束,将分布在不同地区的能源系统连接在一起;其次,考虑了管网损耗、容量上限以及电压幅值等因素影响,以经济性最优为目标,综合考虑投资成本、替换成本与设备残值收益,构建了面向多区域能源互联系统的混合整数线性规划模型。算例测试结果表明,本文建立的规划模型可以有效减少冗余设备的安装容量,提高规划方案的经济性以及系统的综合能效,对于多区域综合能源系统的规划及建设具有一定的参考价值。     

考虑用户综合需求响应的区域综合能源系统多目标优化调度

随着传统能源枯竭,为提高供能经济性和效率,区域综合能源系统应运而生,区域综合能源系统的优化调度成为关键问题.由于多种能源之间存在耦合,多种能源的综合需求响应为区域综合能源系统的优化调度提供新的手段.因此,首先分析了区域综合能源用户的多种能源需求侧响应函数,进而构建了以经济性和能效为目标的区域综合能源系统多目标优化调度模型,最后提出改进的带精英策略的非支配排序的遗传算法用于求解多目标优化问题.通过算例验证了该模型可有效解决区域综合能源系统的多目标优化调度问题,综合需求响应可以有效提升区域综合能源系统的经济性和能效水平.     

直供供冷系统流量和温度波动的控制

本文对虹桥机场西区能源中心直供供冷系统中供水流量、回水温度的变化关系进行了思考,并通过运行数据、实验的验证,寻找回水电动阀的最佳开度范围,解决阀门频繁动作等问题,最终实现供水流量波动与回水温度之间的平衡,使得直供供冷系统供运行更稳定。     

区域供冷系统供回水经济温差优化模型研究

从经济的角度综合考虑,基于动态年折算费用法建立了区域供冷系统供回水经济温差的优化模型,并以夏热冬冷地区某小区区域供冷系统为例,分析了用电价格、比摩阻、供冷距离以及空调负荷等因素对供回水经济温差的影响.结果表明,当供回水经济温差为6.3℃时,年度费用最低,此时供水温度为5.9℃,与常规设计温度7/12℃相比,每年可节约2.4万元,经济温差随电价的增加而减小,随比摩阻、供冷距离、空调负荷的增大而增大.     

基于线性规划的综合能源系统运行优化

以浙江电网企业转型现代综合能源服务企业的具体战略与发展规划为研究背景,以综合能源系统运行优化为目标,提出一种综合能源系统标准化矩阵建模方法;从系统工程的视角出发,以能源转换设备之间的能量流作为状态变量来处理引入调度因子所导致的非线性问题,并通过图论将能源转换设备的拓扑和特性转换为矩阵形式,构建综合能源系统线性规划模型;以最小化运行维护成本为规划目标函数,以拓扑连接变量为决策变量,开展区域综合能源系统的最优运行规划研究,对某一区域典型冷、热、电三联供系统进行应用分析。结果表明:所提出的综合能源系统标准化建模方法简单高效,能根据不同综合能源服务应用场景,通过缩放矩阵,快速建立相应的线性规划模型,在确保计算准确性的同时克服了以往非线性规划模型计算耗时长的缺点。     

含储能装置的园区综合能源系统三级协同规划设计方法

研究综合能源系统的配置和优化策略对于保障区域用能平衡、降低系统投资成本、提高运行的经济性具有重要的意义和价值.提出了含储能装置的园区型综合能源系统的三级协同规划方法,首先将综合能源系统的设计过程划分为设备选型、容量配置与运行优化三个阶段;然后根据各阶段之间的递进和耦合关系,采用系统级的建模方法,对各类设备的选型与运行约束进行总结和提炼,并引入储能装置约束,从而形成了结构简洁、约束紧凑的综合能源系统规划模型.针对该模型中的非线性函数项,引入了辅助变量和约束,将其等价转化为易于求解的混合整数线性规划问题.最后,分三种情形对某园区待建综合能源系统进行优化配置.算例测试结果验证了所提模型和方法的有效性.     

浅析某分布式能源站施工组织设计

分布式能源站是一种建在用户端的能源供应方式,可独立运行,也可并网运行,是将用户多种能源需求,以及资源配置状况进行系统整合优化,是相对于集中供能的分散式供能方式,具有能效利用合理、损耗小、污染少、运行灵活,系统经济性好等特点。做好分布式能源站的施工组织有利于能源站的施工建设,促进能源站早日投运,实现经济性、环保性和安全可靠性。     

数据中心综合能源系统配置与运行的集成优化

采用清洁高效、环保节能的综合能源系统替代传统供能系统,是实现数据中心绿色可持续发展的有效措施。综合能源系统的设计与运行优化通常被分割成两个阶段进行考虑,而并未实现系统的最优规划。本文基于数据中心全年能耗特点,设计了一种以天然气、太阳能及地热能为能源,集成有机朗肯循环发电系统、吸收式制冷机组、换热器等余热利用设备的综合能源系统。以投资成本、运行成本、碳税成本及太阳能丢弃惩罚成本等在内的综合成本为优化目标,建立了综合能源系统混合整数线性规划模型,对各设备容量以及调度策略进行了集成优化。以某小型数据中心为例进行了案例研究,结果显示：与传统供能方式相比,所构建的综合能源系统费用年值节约率为35.72%,二氧化碳减排率为55.11%,一次能源节约率为39.86%。     

计及碳交易的某天然气处理厂含光伏光热的综合能源系统优化运行

随着“双碳”目标的提出,以光伏光热(PV/T)等为主的综合能源系统快速发展,为提高用能单位的经济效益和系统低碳性,考虑碳排放约束条件下多种能源发电的厂区供用能系统优化运行问题亟待研究。首先,在经济调度模型中,引入碳交易机制,构建阶梯型碳交易成本模型,对厂区的碳排放进行约束。然后,建立以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标的规划模型,利用马尔科夫决策过程(MDP)对基于成本最小的经济调度进行建模,并采用近端策略优化算法(DPPO)进行求解,利用经济节约指数(CSR)和二氧化碳减排指数(ERR),对拟题方案进行经济性和碳减排分析。结果表明:1)训练后的模型在无需重新计算的情况下能够处理四个随机变量变动所代表的各种运营场景;2)光伏光热子系统与热电联产系统具有削峰填谷效应,能提高系统稳定运行能力;3)所设计计及碳交易下联产系统有利于优化厂区能源结构,促进清洁能源消纳。     

北九州新热供给区域有效利用热电并给系统排热效果的评价

探讨了北九州市新规划热供给区域的热电并给系统导入效果．根据东京的能源消费功能单位，推测了北九州市的能源消费功能单位．利用不同建筑用途的建筑面积和能源消费功能单位，计算了北九州市新规划热供给区域的能源需要量、设定了单体空调系统、锅炉系统、电主热从及热主电从的热电并给系统等4种能源供给系统，并计算了各系统的能源消费量、二氧化碳排放量、初期投资、运行费用和单纯回收年数、计算结果表明，综合考虑能源消费量、二氧化碳排放量和运行费用，新规划热供给区域导入能源供给系统时，热电并给系统是最好的选择．     

风电与热网联合供能仿真研究

本文研究了孤岛运行状态下风电机组为用户稳定供热供电。电网与热网通过电加热器耦合起来,电网通过蓄电池组平抑高频功率波动;热网通过储热罐来平抑风速变化引起的低频波动,实现可再生能源的稳定供能。采用MATLAB/Simulink在上位机中搭建电网与热网耦合系统的仿真模型,包括电加热器、供热管网、热负荷等热网元件模型,仿真结果表明,可以实现稳定供能。     

考虑冷热电三联供系统耦合特性的区域综合能源系统运行优化

为了加快实现双碳目标,提高能源利用效率、减少碳排放量,本文通过选取关键供能设备 冷热电三联供系统 （combined cooling heating and power system,CCHP）构建综合能源系统模型,并利用改进的二代非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-Ⅱ）研究了引入该设备后园区整体运行方式和运作效率的改变。结果表明：CCHP 设备可通过其强耦合特性实现供能侧设备的多能互补和能量梯级利用;可见通过引入 CCHP 过后,可大大提高综合能源系统的运行效率,在减少运行成本的同时相对控制碳排放量的释放,提高系统总体效益。     

城市能源系统碳达峰路径最优化

为了响应2030年碳达峰和2060年碳中和的目标，我国各行业及区域均需要根据自身资源禀赋和未来发展预期对能源系统发展进行低碳规划。科学的规划可以在一定程度上降低碳减排的成本。该文建立了基于超结构建模方法的能源系统发展规划模型，可用于以碳达峰为目标的发展路径规划。该模型以区域能源系统结构及主要基础设施为规划起始点，综合考虑规划期内不同时间段上多种能源供应、转化、传输、储存、消费技术可能性及相互替代性，从而得到能源系统总成本最优的低碳发展技术路径。该文以某规模以上城市为例，对其2021—2035年间的能源系统发展路径进行了规划设计，将该市的碳排放峰值控制为1.79亿t, 15年内累计减少二氧化碳排放共计1.5亿t。     

能源规划中区块化供能方案及运行策略分析

基于某能源规划项目打造区块之间的能源互联系统。首先对该区域可再生资源禀赋和各区块产业分布进行全面分析。根据冷热电负荷预测和区块用能特点,利用混合整数线性规划方法确定能源系统方案并制定运行策略。根据区块地理位置和周边资源禀赋,可利用周边海水资源打造区块互联的海水源热泵能源总线系统。由于公共建筑用能时间与居住建筑用能时间的互补性,公共建筑用能谷段时间可以将海水源能源总线富余部分调配给居住建筑,并起到削峰填谷和能源高效利用的作用。最终实现区块化能源微网系统对多种能源形式的高效供给和互联互通。     

基于多目标算法的冷热电联供型综合能源系统运行优化

为了解决现有冷热电联供型综合能源系统大多只单一考虑系统机组投资成本或系统环境污染,影响系统整体优化运行的问题,以系统经济性和环保性为目标,对冷热电联供系统进行研究分析。构建含燃气轮机、燃气锅炉、电制冷机等机组的冷热电联供系统优化模型并建立约束条件;改进粒子群算法,面向多约束目标进行模型求解优化,提高求解的收敛精度、收敛速度和稳定性;最后利用算例进行结果分析。结果表明改进后的粒子群算法能够同时兼顾系统的经济性和环保性,使系统运行更加优化,为之后的能源供给系统的规划提供前期依据。     

烟气余热复合供暖对生物质直燃发电系统性能的影响

针对生物质直燃发电系统排烟含水蒸汽量大、潜热回收潜力巨大的状况,首次提出了一种生物质直燃发电与吸收式热泵和水源热泵集成的热电联供系统,利用TRNSYS软件对复合供暖系统进行了建模,分析了系统的稳定性,并对系统进行了建模分析及系统效益分析.结果表明:复合供暖系统在采暖季可以稳定为用户输出热量,其中采暖季吸收式热泵运行的性能系数均值为1.61,水源热泵的性能系数平均值为4.32,复合供暖系统的效率为41.85%.加入复合供暖系统后,节能率提升了5.2%,综合能源利用率提升了7.8%,烟气余热回收利用率提升了15.5%,年节约标煤6 416.5 t,年减排CO₂量16 682.98 t、SO₂量128.33 t、NO_X量449.16 t.     

考虑风光不确定性的综合能源系统规划设计方法

在能源互联网飞速发展的背景下,综合能源系统逐渐成为能源低碳高效运行的重要实现方式。为了实现综合能源系统配置的合理规划,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统多目标规划模型。通过结合序列分布概率的典型曲线挖掘方法获得风光的典型出力曲线,减小可再生能源出力描述不确定性对配置的影响。以综合能源系统运行成本最低、系统电网供电率最低为优化目标,采用基于混合博弈决策的改进型多目标粒子群算法对规划模型进行求解和Pareto解集决策,生成满足决策者的不同偏好需求的配置结果。并对影响系统规划的关键参数进行敏感性分析。基于我国某综合能源示范工程的实际数据,给出了规划方案,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于负荷特性的区域供冷系统节能性分析

区域供冷技术在国内多个重大项目中得以应用,但是从实际运行效果来看节能性并不理想,造成这种结果的原因很大程度上归结于区域供冷技术的应用未具备良好的区域负荷特性.因此,通过理论分析区域负荷特性对区域供冷系统各组成部分能耗的影响,探讨在已有的"供冷半径"概念上提出区域负荷特性指标这个综合概念,用于评价区域供冷技术实现节能性所需具备的负荷特性条件.分析结果认为,区域负荷特性需综合考虑最大管长距离、区域供冷峰值负荷、时间加权平均负荷率和总管长4个指标.     

区域供冷系统逐时冷负荷的分析及数值预测

为了正确选择区域供冷系统设计负荷并优化其主机运行策略,对某区域供冷系统的逐时实际冷负荷变化规律及数值预测进行研究。通过对该区域供冷系统冷冻水供回水温度及流量进行实测,得到并分析实际逐时冷负荷;通过增加输入层数据,建立改进人工神经网络负荷预测模型并对预测值及其误差进行分析。研究结果表明:区域供冷系统在各负荷区间运行时间分布较均匀;在实测期间,系统在高负荷区间的运行时间所占比例为17.5%,最低负荷区间的运行时间所占比例为13.5%,其他负荷区间运行时间比例为15%～20%,这与单区域供冷系统负荷越大则运行时间越短的特点完全不同;并且区域供冷系统连续24h工作,实测日最小运行负荷仅为当日最大实际负荷的11.8%,逐时负荷变化范围大,这说明区域供冷系统更应注意机组容量选型和运行策略优化;由经改进人工神经网络算法得出的负荷预测值与实际值较吻合,其相对误差受用冷区域功能与特点的影响。     

中国城市建筑能源系统的集成创新

对占建筑能耗80%的暖通和热水供能模式进行了热力学第二定律分析,指出了把效率从传统模式的不到10%提高到65%以上的理论依据和新技术途径.主要是:在围护结构优化节能的配合下,采用低损耗的空调末端新技术、规模化的区域供冷技术以及冷热电多联供技术,形成新一代城市能源供应系统.文中提出了借鉴国外成熟经验,实现中国城市建筑物能源供应系统创新的挑战和机遇;指出主要的障碍是观念和机制;并分别提出了新建城区和现有区域的实施步骤,以及政府应起的规划、政策、组织、协调等主导作用.