住宅建筑施工初始能耗定量计算

在住宅建筑生命周期能耗研究中,施工初始能耗的分析是必需的.以郑州地区的住宅建筑为例,定量分析了住宅建筑施工初始能耗的特征,结果表明：建筑材料总内含能量所占比例最大,建筑材料运输总能耗次之,现场施工过程总能耗最小;降低主要建筑材料的内含能量强度值和单位建筑面积内建筑材料的使用量,是降低施工初始能耗的有效途径.     

电网电压不平衡跌落下两级式光伏并网系统直压控制策略

两级式光伏并网系统将光伏电能汇集至低压直流母线,通过并网逆变器送入交流电网,低压直流母线能满足本地负载需求,实现光伏就地消纳,而且相比传统分散逆变、就地并网的方案具有更高的发电能效.两级式光伏并网系统在交流电网电压发生不平衡跌落时,存在低压直流母线电压上升以及母线电压二倍频波动问题.电压上升可能导致光伏脱网,不满足光伏...     

基于梯次利用电池储能系统的分布式光伏接入受限对策

以农村户用分布式光伏接入为场景,分析光伏接入受限原因并提出基于梯次利用电池储能系统的应对方案。从一次设备容量、配网电压控制、光伏出力波动三个方面分析制约分布式光伏接入的薄弱环节。构建电网改造和配置储能应对措施的投资模型,并基于经济技术比较提出基于梯次利用动力电池构建储能系统支撑分布式光伏消纳的方法。开发采用动态成组理论的梯次利用电池储能系统样机并开展现场试验。试验结果表明:储能样机可将光伏出力中心偏差值降低35%,并将最大峰峰差值降低60%;同时将变压器负载峰谷差降低20%,负载率降低12%,有效支撑电网对分布式光伏的消纳。     

含风电的节能发电调度研究

随着大规模风电并网,风电资源的随机性及不确定性给电力系统节能发电调度带来了新问题。为适应上述电力系统新情况,更好地实现电力系统的节能减排,本文基于多目标粒子群算法,对含风电的节能发电调度进行研究。以火电机组总能耗最小和CO2排放量最小为共同目标函数,建立含风电的多目标节能发电调度模型,利用多目标粒子群算法进行模型求解,并引入半可行域的概念进行约束条件的处理。同时以1个含有10台火电机组和1个风电场的系统为算例进行验证。结果表明,多目标优化方案与以火电总能耗最小为目标的方案相比,CO2排放量减少8.16%,火电总能耗仅增加4.73%,与以CO2排放量最小为目标的方案相比,火电总能耗减少7.39%,CO2排放量仅增加1.73%。该方案实现了节省资源及降低排放的目的,对电力系统节能减排具有参考价值。     

全瓷集热板及其热性能

研发了一种由多通道陶瓷基体板和黑色陶瓷涂层制成的新型全瓷集热板。全瓷集热板以高强度黏土为主要原料通过真空练泥机挤制成型多通道陶瓷基体板，表面喷涂由黑色纳米粉制备的黑色陶瓷涂层，干燥后经1 100～1 150℃高温烧制而成；阐述了全瓷集热板的物化性能，全瓷集热板具有优良的热吸收性、热稳定性和抗冲击性，太阳吸收比高达0.96,抗折强度约为77 MPa;构建了与建筑集成化的全瓷集热系统，全瓷集热系统的集热效率约为49.2%,比传统太阳能集热系统高约2.5%。     

基于最小流量的液压机械臂冗余分解

针对冗余液压机械臂预设轨迹下的能量优化问题,提出基于最小流量的液压机械臂冗余分解方法. 采用D-H参数法推导液压机械臂的运动学方程,构建末端速度与液压缸缸速的映射,建立系统能耗模型. 基于最小缸速范数法求解能量次优的冗余分解以部分降低能耗. 以液压系统流量最小为目标,通过优化加权雅可比矩阵求解能量最优的冗余分解. 为了提高计算效率,提出加权雅可比矩阵权值的动态优化方法,实现在线最优运动规划. 在研制的液压机械臂试验平台对冗余分解方法进行试验验证. 三关节平面运动试验结果表明,相比于现有梯度投影法和最小缸速范数法,所提最小流量优化方法相同末端轨迹的运动能耗降低超过5%.     

溶剂生产中醪塔的优化模拟

针对丙酮-丁醇精馏工艺过程中醪塔分离性能差和能耗高的问题,提出了优化方案,增加了醪塔塔高,添加一个侧线采出位置.应用PRO/Ⅱ化工流程模拟软件对优化后的醪塔进行模拟,考察了醪塔理论板数,侧线采出位置、进料位置等因素对醪塔分离性能和蒸汽消耗量的影响.优化后经模拟确定了醪塔理论板教为40块,进料位置为第18块理论塔板处,侧线采出位置为第10块理论塔板处.该条件下,醪塔塔顶馏出物中水含量由47.09%降到13.23%;侧线采出产物轻相中丁醇的含量为73.07%,而优化前在醪塔塔顶产物中丁醇的含量为34.19%;能耗与原工艺相比降低了38.74%;醪塔塔釜废醪液中总溶剂含量降为0.013%.工业醪塔试车运行结果与模拟结果吻合良好.     

考虑可再生能源消纳的建筑综合能源系统日前经济调度模型

“双碳”战略目标下,随着以新能源为主体的新型电力系统与分布式智能电网建设的不断推进,具有随机性特点的可再生能源发电大规模并网消纳问题日益凸显。本文面向建筑综合能源系统提出一种日前经济调度模型,旨在利用其多元化负荷需求与灵活性调节的特点,在满足用能需求与电网交互的基础上最大程度实现可再生能源的就地消纳。首先,根据建筑能耗特性,通过配置地源热泵等具有高能效比的电制热设备来解耦热电联产“以热定电”的运行模式、并引入含有蓄电池和储热罐的混合储能装置来进一步增强系统调节能力。然后,考虑供需平衡、设备出力、储能运行、联络线交换功率等约束条件,以含有机组启停、弃风弃光损失等费用在内的总运行成本最小为目标函数,建立日前经济调度模型,并调用CPLEX求解该混合整数线性规划问题。最后,根据设置的不同场景,以系统运行成本、能源利用率和可再生能源消纳能力为评价指标进行算例仿真。仿真结果表明：相较于传统的热电分供模式,设置地源热泵和混合储能系统的综合能源系统可以降低约50%的运行成本,能够提高近50%的能源利用率,且可以完全消纳可再生能源,并随着能量转换装置能效比的提升能够进一步的降低运行成本,具有较好的可操作性与社会经济效益。     

光伏发电系统不对称故障功率控制

研究电网不对称故障下光伏逆变器的瞬时输出功率特性,结合指令电流的总谐波畸变率的解析推导,提出光伏发电的功率控制算法。考虑光伏逆变器输出电流谐波畸变率限值约束,以有功和无功功率波动的综合幅值最小为目标,建立光伏发电功率控制参数的优化模型。基于无差拍电流跟踪建立光伏发电系统整体模型,利用PSCAD/EMTDC仿真平台验证了该控制策略的可行性。     

宁夏地区乡村民居节能设计研究

为改善宁夏乡村地区居住建筑室内冬季热环境,达到建筑节能65%的目标,对典型传统民居进行了调研和围护结构能耗分析,发现了民居建筑耗能的主要薄弱部位.结合当地自然气候与经济条件,从建筑功能布置与空间组合、太阳能资源利用和围护结构构造等方面出发,提出整体式的建筑设计改进方案,并通过能耗分析计算新方案的热工性能与室内热环境质量,证明了在宁夏地区通过合理的设计农村住宅也可以达到提高室内热舒适和节能的目标.     

游梁式双驴头双井抽油机多目标优化设计

游梁式双驴头双井抽油机是一种新型的节能抽油机，对它进行优化设计不论从节能方面还是从实用和经济方面考虑，都有非常重要的价值。在单目标优化设计中，采用不同的目标函数，会得到冰同的优化结果，这样的优化结果都是局部最优解。因此，采用各目标函数先单目标自动寻优，得到８种方案。然后按多目标综合判优原则，综合考虑最大扭矩因数Ｔｍａｘ值最小、最大加速度ａｍａｘ值最小、交变载荷系数ＣＬＦ值最小、均方根扭矩值最小等后     

基于改进粒子群算法的中央空调系统节能优化控制

建筑的中央空调系统等设备用电能源消耗大,导致建筑能耗持续增长。为解决上述问题,首先根据中央空调工作原理,建立中央空调系统各设备能耗的数学模型,并选取决策变量;然后以中央空调系统总能耗最小为目标,以各变量上下限、设备之间的耦合关系、能量守恒等作为约束条件,建立中央空调系统节能优化模型;其次,将室内实时所需冷负荷与室内设定温度作为已知量,各决策变量作为输入量,中央空调系统总能耗作为输出量,降低模型的复杂程度;接着提出一种基于动态权重系数与加速因子的改进粒子群算法（IPSO）,对各决策变量进行协同优化控制,搜寻中央空调系统节能优化模型的最优解;最后,通过仿真分析对比IPSO与标准粒子群算法,IPSO结果更优、收敛性更好,优化后的空调系统总能耗较优化前显著降低,验证了所提模型与方法的有效性。     

“煤改电”用户综合能源利用系统优化配置方法

针对“煤改电”用户亟需通过综合配置产能、储能与用能设备降低用能成本、减轻环保压力的问题,提出了综合考虑设备投资与运行费用经济性的户用综合能源利用系统优化配置双层规划模型.通过双层迭代优化求解得到户用综合能源利用系统优化配置方案.实际“煤改电”住宅用户算例表明,所提出的方法能够给出户用综合能源利用系统设备安装类型与容量的优化配置方案,使得“煤改电”用户投资运行成本最低.     

基于PVsyst软件对合肥地区光伏建筑一体化最优角度设计

当前，国家大力推行建筑光伏一体化设计，助力碳达峰碳中和目标的实现。为了提升单位建筑面积光伏使用效率，本文以合肥地区为例，利用PVsyst软件对建筑光伏组件应用中平面光伏组件和立面光伏组件进行仿真研究，通过对比不同角度设计下光伏组件的太阳能光照辐射量和单位发电量，得到平面安装光伏组件最佳设计角度为方位角2°,倾斜角23°。立面安装光伏组件最佳方位角度为南偏西29°。最后对比最优设计角度与无角度设计光伏组件的光照辐射和发电量数据，发现最优角度设计能提高平面光伏组件6%的发电量，提高立面组件1%的发电量。     

基于粒子群算法的蓄直组合型电采暖系统运行优化策略

为提高电采暖系统的用电能效，提出了一种基于粒子群算法(PSO,particle swarm optimization)的蓄直组合型电采暖系统运行优化策略。建立了电采暖建筑墙体内外影响因素数学模型，在确定电暖气数量前提下利用Matlab中的Simulink工具箱搭建整体系统。结合需求响应思想建立以用户采暖电费最小为目标函数，选取不同子模块构成控制模块实现仿真验证，并采用反余弦方法对学习因子进行更新的改进粒子群算法，对设定目标函数进行求解。最后通过山东济南某企业用电数据算例，对比能耗和经济性两个方面可得：全天总能耗低于实际的能耗、测得两个连续工作日电费相较未优化时分别节约了17.16%和16.48%。     

含冰蓄冷空调的CCHP微电网优化调度

冷热电联供(CCHP)型微电网作为综合能源系统的基本物理构成,可实现可再生能源的消纳和多能互补,是实现能源可持续发展和改善生态环境的重要手段。考虑经济性和环保性,以综合运行成本最小为目标,搭建了含冰蓄冷空调的CCHP型微电网优化调度模型采用改进粒子群算法进行求解,得到不同调度方式下系统的产能方案。通过算例分析对比了运行策略对于优化结果的影响,并验证了优化模型的有效性。     

既有住宅建筑节能改造措施及节能减排效果——以夏热冬冷地区杭州市为例

分析了夏热冬冷地区既有住宅建筑节能改造的适用性措施及其节能减排效果.选取杭州市区典型既有住宅建筑为示例楼,并分析其实际热工性能;按照住宅建筑节能标准,从实际改造和热工模拟的角度分析变量的优化可能性,并提出7个切实可行的节能改造措施.采用反应系数法,动态能耗模拟评价各个措施的节能效果;根据节能效果,采用简化生命周期评价（LCA）方法,分析各个措施改造后CO2排放量.根据分析结果,提出优化节能改造方案.优化节能改造方案的分析结果显示,通过节能改造,优化杭州既有住宅建筑的热工性能,非常有助于节能和降低CO2排放     

微网中光伏电源容量优化研究

提出一种以降低网损为目标函数且满足节点电压约束条件的微网中光伏并网容量的优化模型。以具有n个节点,n-1条馈线的微网为例建立了以网损最小为目标函数,以电压方程作为约束条件的线性规划模型。针对具有11个节点的算例,首先采用有功灵敏度分析法确定光伏电源的最佳接入位置,然后通过Matlab编程计算出该节点接入的光伏电源容量的最优值,最后通过Matlab作出系统有功损耗,随光伏电源接入容量的变化曲线,定性验证了该方法的可行性与实用性。     

基于DeST能耗模拟的建筑内围护结构保温对比分析

目的在建筑外围护结构保温的基础上,通过对建筑能耗的动态模拟,对两种住宅建筑内部围护结构保温方式(内墙保温和楼板保温)的使用效果进行分析,比较哪种方式更经济有效.方法采用清华大学建筑能耗动态模拟软件DeST进行住宅户间传热及建筑能耗的分析.结果在建筑中不同位置的住户受到的户间传热的影响也不尽相同,中间住户受到的影响最大;楼板传热造成的户间传热,一般高于内墙传热造成的户间传热.结论采用楼板保温的方式比采用内墙保温的方式,更有利于减少户间传热;综合经济方面的因素,在考虑采用内围护结构保温方式时,宜优先考虑楼板保温.     

城市建筑布局的能耗敏感性分析

为研究城市建筑布局对能耗的影响规律及关键性布局参数,采用仿真试验结合敏感性分析的方法,从遮挡太阳辐射减少建筑得热的角度,对武汉地区200种布局进行仿真研究.首先,通过拉丁超立方抽样(LHS)确定布局参数组合;然后,利用R语言和EnergyPlus能耗模拟软件建立200种能耗模型并计算;最后,应用标准回归系数(SRC)和树状高斯过程模型(TGP)两种全局敏感性分析方法,量化分析水平和垂直方向9个布局参数对目标建筑能耗的影响.结果表明:建筑布局对能耗有显著影响,9个布局参数的总变化,分别引起制冷、供暖和总能耗15.8%、26.8%、4.4%的波动;两种敏感性分析结果类似,对制冷和总能耗影响最大的参数是西侧建筑高度,其主效应都在0.3左右,影响最小的参数是南侧建筑面宽,其主效应都在0.1以下;影响供暖能耗最大的参数是南侧建筑的高度,其主效应在0.3以上,影响最小的参数是东侧建筑面宽.当参数取值远大于目标建筑尺寸时,各参数对能耗的影响力降低,采用TGP敏感性分析更合理.从节能减排的角度,为城市规划及建筑布局提供理论依据.