基于夹点分析的大型公共建筑热需求和热回收系统综合与优化设计

本文针对大型公共建筑用热温位要求多、运行工况多的特点,提出了一种多工况建筑用能系统综合与设计的方法,以提高系统的能量利用效率.首先,通过对用能温度品位高低进行分类,将各温位的热需求和废(余)热(如空调冷凝热等)以冷、热物流的形式组成了能量回收再利用网络.根据组成该网络的各冷、热物流的时间特性,对整个运行时间分段离散化,将问题转化为确定性的多周期优化问题.而后,以年度总费用(包括投资折旧费用和运行费用)最小为目标,建立了建筑物用能及回收系统综合与设计多周期优化的模型,并采用基于夹点分析的方法进行了求解.最后,应用本文提出的综合与优化方法,对某酒店建筑进行了系统综合与优化设计,得到了最优设计方案以及各周期的换热匹配方案,与未考虑系统综合和优化设计的结果相比,可节约10.7%的年度总费用,表明本文提出的方法在建筑能量系统应用中具有一定的实用性和有效性.     

探究2种光电光热一体化（PV/T）系统在中国不同建筑气候带下的热电性能

为考察太阳能光伏/热(PV/T)集热技术在中国各建筑气候带下的性能,利用TRNSYS软件,建立基于家用太阳能热水系统的太阳能光电光热一体化系统,分别模拟以单晶硅(Mono-cSi)和碲化镉(CdTe)薄膜为光电采集模块的PV/T集热器在中国各建筑气候带下的性能。结果表明,在中国7种建筑气候区,单晶硅型PV/T具有更高的光电转换效率,然而,CdTe薄膜型PV/T集热器的光电转换效率较为稳定;并且,同一气候区域下,CdTe薄膜型的光热转换效率较单晶硅型高约10%。综合评估后发现,CdTe薄膜型PV/T系统气候适应性更强,具有更大的实际应用潜力。     

带分液结构蒸发器的性能研究

提出一种新型的蒸发器,在平行流的联箱中设计带分液小孔的隔板,利用其气液分离作用对蒸发区的制冷剂干度进行调控.建立了分液蒸发器的计算模型,并进行实验验证,结果表明传热系数和压降的偏差在±30%以内.分析了不同管程分布对分液蒸发器性能的影响,结果表明管程对性能的影响较大.     

板式换热器及其热力系统的运行特性和高级分析

针对不同换热设备组合之间以及换热设备在系统中的分布情况进行了研究,建立了高级分析模型,将换热设备与系统的损进一步分割成不可避免性部分和可避免性部分,计算相应的损失和效率,确定换热设备与系统中能量损失的主要部位,并在有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）系统试验台中进行验证,为换热设备及其热力系统的运行优化提供科学依据。结果表明,不同的换热面积对换热设备的能效有着非常大的影响,同时常规分析和高级分析提出了不同的系统优化次序。高级分析表明,蒸发器可避免损占蒸发器损的41.2%～60.0%,冷凝器可避免损占冷凝器总损最高可达91%～97%,整个ORC系统有52.5%～66.3%的损可以避免,有很大的改造潜力,且发现不合理设计的管道也会影响ORC系统性能。     

太阳能热泵区域性设计

通过分析不同地区的太阳能资源季节分布以及室外气温等气候参数之间的对应关系,将气候分区的概念引入太阳能热泵系统设计中。根据全国各地的气候特点,将全国划分为4个不同的区域,提出可使用4种不同类型的热泵系统,并分别给出其适用区域。提出一种储热型多功能太阳能热泵系统作为例子,分析其在不同条件下的运行模式,结果表明其可适用于不同地区和季节及用户的需要。     

工艺蒸汽加热网络与蒸汽系统的集成优化

蒸汽动力系统作为过程工业的重要组成部分,由蒸汽系统、分配系统和蒸汽加热网络组成。文中提出对蒸汽系统、分配系统和蒸汽加热网络进行集成优化。首先通过夹点分析对工艺蒸汽加热网络进行优化匹配,得到各等级蒸汽需求量及凝结水回收参数;然后根据建立的蒸汽系统和分配系统的运行优化模型得到产汽及分配方案。通过对某化工厂的能量利用系统进行集成优化,得到的优化方案与传统设计方案相比,锅炉燃料消耗量减少16.38%,同时系统所需要的外界补给水量减少16.27%。提出的集成优化方法对蒸汽动力系统的设计优化具有一定的指导意义。     

石化企业蒸汽动力系统优化设计建模及应用

在石化企业蒸汽动力系统(SPS)热力学分析与数学规划集成优化策略的指导下,建立了多周期设计与运行协同优化的混合整数线性规划模型(MILP)。通过热力学效率、电热供应比2个指标筛选组合子系统,采用设计负荷离散化的方法确定SPS初始超结构,大大降低了优化设计问题模型的规模和复杂度。案例分析部分采用提出的优化设计方法和建模求解策略,得到了最优设计和运行方案,同传统设计方法相比,模型求解时间大大降低,方案可操作性大大提高,证实了文中提出的优化设计策略、筛选规则和优化设计模型的可行性和有效性。     

除湿热泵热水系统的热力性能研究

介绍了一套具有除湿功能的空气源热泵热水系统.在标准焓差试验室里,分别对除湿和热泵热水2种模式进行试验研究,考察了制冷剂充灌量和电子阀开度对其性能的影响.试验结果表明:按照GB/T 21362-2008普通型热泵热水器测试工况下运行热泵热水模式,当制冷充灌量为750g,电磁阀开度为38.30%时,系统COP值可达到4.18.在相同的充灌量下依据国标名义工况运行除湿模式,得到了除湿量和单位输入功率除湿量随电磁阀开度变化的曲线,当制冷剂充灌量为750g,电磁阀开度为21.3%时,除湿量和单位输入功率除湿量分别为1.38kg/h和1.78kg/(h·kW).     

炼油企业蒸汽动力系统改造优化研究

针对当前形势下炼油企业蒸汽动力系统存在的巨大改造潜力,提出了蒸汽动力系统改造的优化方法;该方法首先通过运行优化方案分析和系统设备诊断找出系统存在问题,然后通过专家知识系统提出一系列解决的方案,建立系统改造方案的超结构和考虑柔性调节的优化改造混合整数线性规划(MILP)模型,求解模型并确定最优的改造方案;文章最后部分给出了详细的案例分析,结果表明应用本文提出的改造优化策略方法确定的最佳改造方案可以为案例背景炼油企业蒸汽动力系统节约大约6%的运行费用,投资回收期约0.38年;本文提出的优化改造方法为推动炼油企业蒸汽动力系统的节能降耗提供了定的理论指导和技术支持.     

时空相关的短时交通流宽度学习预测模型

针对深度学习预测模型运算大的问题,在充分挖掘交通大数据的时空相关性的基础上,提出了一种基于K-最邻近（K-nearest neighbor,KNN）与宽度学习系统（broad learning system,BLS）相结合的短时交通流预测模型。利用KNN算法筛选与预测路段时空相关性高的K个路段,将选取路段的交通流数据作为BLS模型的输入分别进行预测,对选取不同路段的预测结果进行加权,以均方根误差（root mean square error,RMSE）为最小时对应K值的结果作为最终的预测值。美国加利福尼亚州交通局PeMs交通数据库实测的交通流量数据的测试结果表明,提出的模型相比于ARIMA、WNN、LSTM、KNN-LSTM模型均方根误差平均降低46.56%,运算效率明显提高,是一种有效的短时交通流预测方法。