蓄能型天然氣分布式聯(lián)供系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)研究

【摘要】：天然氣分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)由于具有能源綜合利用率高、環(huán)保性能好、安全可靠、削峰填谷、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，近年來，其應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。然而，由于冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)靠近用戶端，當(dāng)建筑負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，聯(lián)供系統(tǒng)供應(yīng)也發(fā)生波動(dòng)，從而出現(xiàn)部分負(fù)荷的工作狀態(tài)，設(shè)備效率降低，不利于能源的充分利用，而蓄能有助于消除能量供需在時(shí)間與強(qiáng)度上的不匹配，使聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)備保持高效運(yùn)行，從而提高綜合能源利用效率。 本文主要研究內(nèi)容與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)如下： 總結(jié)了現(xiàn)有文獻(xiàn)中冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)組成部件模型，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)，結(jié)合熱力學(xué)第一定律與產(chǎn)品樣本，用擬合方法提出半經(jīng)驗(yàn)解析模型，并將該模型用于建立聯(lián)供系統(tǒng)解析模型。 基于理想相變蓄能構(gòu)建的聯(lián)供系統(tǒng)解析模型，對(duì)傳統(tǒng)以熱定電及以電定熱模式，研究蓄能對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)的性能改善評(píng)價(jià)，分析得到，①提出基于蓄能型聯(lián)供系統(tǒng)性能的建筑負(fù)荷特征參數(shù)，包括：電熱比、電(熱)負(fù)荷波動(dòng)因子、電熱負(fù)荷相位差因子；②以熱定電模式下，蓄能的作用在于減小燃?xì)廨啓C(jī)供應(yīng)的波動(dòng)性，以電定熱模式下，蓄能的作用在于減小熱供需不匹配；③給出夏季工況最優(yōu)相變溫度的確定準(zhǔn)則，即對(duì)于不帶回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)，其最優(yōu)相變溫度應(yīng)取燃?xì)廨啓C(jī)出口煙氣溫度與環(huán)境溫度的幾何平均值，對(duì)于帶回?zé)岬娜細(xì)廨啓C(jī)，其最優(yōu)相變溫度應(yīng)取吸收機(jī)發(fā)生器溫度。并將結(jié)論用于評(píng)價(jià)蓄能對(duì)各類型建筑性能改善效果，發(fā)現(xiàn)對(duì)于寫字樓與商業(yè)設(shè)施效果最明顯；對(duì)于醫(yī)院冬季明顯，夏季不明顯；對(duì)于飯店，效果最不明顯。 對(duì)于理想蓄能聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，分別從定工況與變工況角度出發(fā)，得到系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)原則，對(duì)于定工況最優(yōu)模式為以熱定電；對(duì)于變工況，最優(yōu)模式為以熱負(fù)荷平均值確定的以熱定電模式。 然后，對(duì)于理想相變蓄能及實(shí)際相變蓄能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，建立了蓄能型聯(lián)供系統(tǒng)的數(shù)值模型，采用遺傳算法與動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法相結(jié)合的方法求得聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)策略。對(duì)解析解進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)理想相變蓄能模型，得到其優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對(duì)于實(shí)際相變蓄能，分析了蓄能器容量及蓄能器與環(huán)境散熱對(duì)系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì)的影響。 【關(guān)鍵詞】：分布式供能 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng) 蓄能 相變 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TU996;TU8
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 主要符號(hào)對(duì)照表9-11
• 第1章 引言11-24
• 1.1 研究背景11-14
• 1.1.1 天然氣分布式能源發(fā)展面臨形勢(shì)11-13
• 1.1.2 已有冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)存在問題13-14
• 1.2 研究綜述與現(xiàn)有研究局限性14-21
• 1.2.1 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)性能常用評(píng)價(jià)方法14-17
• 1.2.2 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)全工況性能評(píng)價(jià)與蓄能型聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化17-20
• 1.2.3 問題提出20-21
• 1.3 課題研究內(nèi)容21-24
• 1.3.1 研究內(nèi)容21-22
• 1.3.2 論文框架22-24
• 第2章 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)描述及組成設(shè)備模型24-41
• 2.1 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)型式及流程24-25
• 2.2 燃?xì)廨啓C(jī)模型25-35
• 2.2.1 模型類型簡介25-27
• 2.2.2 現(xiàn)有解析模型與產(chǎn)品樣本對(duì)比27-33
• 2.2.3 模型簡化33-35
• 2.3 吸收式制冷機(jī)、熱水換熱器、燃?xì)忮仩t、電制冷機(jī)模型35-36
• 2.4 蓄能裝置模型36-40
• 2.4.1 理想蓄能模型37-38
• 2.4.2 理想相變蓄能模型38-39
• 2.4.3 實(shí)際相變蓄能模型39-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 典型模式下蓄能對(duì)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)性能改善機(jī)理41-69
• 3.1 聯(lián)供系統(tǒng)典型運(yùn)行模式41-42
• 3.2 蓄能型聯(lián)供系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)42-43
• 3.2.1 熱力學(xué)第一定律評(píng)價(jià)42
• 3.2.2 熱力學(xué)第二定律評(píng)價(jià)42-43
• 3.2.3 設(shè)備減容評(píng)價(jià)43
• 3.3 冬季工況分析43-56
• 3.3.1 以熱定電43-50
• 3.3.2 以電定熱50-56
• 3.4 夏季工況分析56-62
• 3.4.1 理想蓄能模型58
• 3.4.2 理想相變蓄能模型58-62
• 3.5 驗(yàn)證與應(yīng)用62-67
• 3.5.1 各類型建筑冬、夏季負(fù)荷特征63-65
• 3.5.2 驗(yàn)證65-66
• 3.5.3 應(yīng)用66-67
• 3.6 本章小結(jié)67-69
• 第4章 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化的解析解69-83
• 4.1 定工況冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化69-76
• 4.1.1 冬季工況以熱定電與以電定熱模式對(duì)比69-72
• 4.1.2 冬季工況優(yōu)化模式72-74
• 4.1.3 夏季工況74-76
• 4.2 蓄能型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化76-81
• 4.2.1 模型描述76-77
• 4.2.2 最優(yōu)控制理論及最小值原理介紹77-79
• 4.2.3 蓄能型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化79-81
• 4.3 本章小結(jié)81-83
• 第5章 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化的數(shù)值解及應(yīng)用83-98
• 5.1 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化的數(shù)值解83-88
• 5.1.1 數(shù)學(xué)模型83-84
• 5.1.2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法介紹84-86
• 5.1.3 程序構(gòu)成86
• 5.1.4 數(shù)值解法與解析解法對(duì)比驗(yàn)證86-88
• 5.2 數(shù)值解法應(yīng)用88-97
• 5.2.1 標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷模型88-90
• 5.2.2 理想相變蓄能優(yōu)化90-92
• 5.2.3 實(shí)際相變蓄能優(yōu)化92-97
• 5.3 本章小結(jié)97-98
• 第6章 結(jié)論與展望98-100
• 6.1 結(jié)論98-99
• 6.2 展望99-100
• 參考文獻(xiàn)100-103
• 致謝103-105
• 個(gè)人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果105

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