本文關(guān)鍵詞：樓宇級冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計的加速方法研究

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【摘要】：隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,現(xiàn)代建筑為滿足其功能性和舒適性的需求,存在著巨大的能源消耗,約占我國總能源消耗的30%。當(dāng)前,在能源與環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻的背景下,建筑領(lǐng)域節(jié)能減排的呼聲日益迫切。隨著國內(nèi)天然氣的普及利用,建筑負(fù)荷中心就近布置的天然氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)(樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)),由于其節(jié)能、經(jīng)濟、清潔等優(yōu)越性能已受到世界范圍內(nèi)廣泛的關(guān)注;然而受眾多內(nèi)外因素的制約,樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的變量龐大、模型復(fù)雜,使得最優(yōu)化計算異常艱難,嚴(yán)重制約著系統(tǒng)的推廣應(yīng)用�；诖�,本文提出“樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計加速方法研究”的課題,旨在構(gòu)造一種計算簡單、精度較高、適應(yīng)面廣且易于掌握的樓宇級聯(lián)供最優(yōu)化設(shè)計簡易方法。本文采用理論分析結(jié)合數(shù)值計算的方法,完成的主要工作及成果有:(1)建立了商場、辦公、酒店三種典型建筑的能耗模型,分別針對重慶市和北京市兩種氣候條件,獲得了三種典型建筑的年逐時冷熱電負(fù)荷,計算結(jié)果作為樓宇級聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計的負(fù)荷模型,應(yīng)用于后續(xù)研究中。(2)建立了經(jīng)典聯(lián)供系統(tǒng)、混合聯(lián)供系統(tǒng)的基于以熱定電和以電定熱兩種運行策略的系統(tǒng)運行模型,并對系統(tǒng)的節(jié)能性和經(jīng)濟性兩種運行性能進行了對比分析。研究表明,由于電制冷機組能夠消納混合聯(lián)供系統(tǒng)多余的發(fā)電量,且制冷效率更高,使得混合聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能性、經(jīng)濟性都明顯優(yōu)于經(jīng)典聯(lián)供系統(tǒng)。(3)建立了混合聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的設(shè)計級和運行級兩級優(yōu)化模型,并提出了一種結(jié)合了遺傳算法和混合整數(shù)線性規(guī)劃的兩級優(yōu)化模型求解方法,即GB法。后續(xù)研究中,該方法將作為論證其他方法有效性的標(biāo)準(zhǔn)模型,驗證其他方法的有效性。(4)首次提出了一種工況圖分析法,對混合聯(lián)供系統(tǒng)的全工況運行機制進行分析研究�；诖�,進一步提出了一種基于熱電需求點最優(yōu)平移準(zhǔn)則和最優(yōu)運行點確定準(zhǔn)則的混合聯(lián)供系統(tǒng)運行策略優(yōu)化方法,通過將混合系統(tǒng)設(shè)備的最優(yōu)運行負(fù)載搜索范圍縮小為對三種工況下熱電需求點的平移和最優(yōu)運行點的確定,從而大大簡化了運行策略優(yōu)化計算難度。(5)在混合聯(lián)供系統(tǒng)全工況優(yōu)化運行機制分析的基礎(chǔ)上,進一步提出了混合聯(lián)供系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計的加速方法DPOP法和更加簡單易操作的S_DPOP法;通過算例,對比GB法的優(yōu)化結(jié)果,完成了DPOP法有效性的驗證,在此基礎(chǔ)上進一步完成S_DPOP方法的構(gòu)造和有效性驗證。研究表明,DPOP法不僅能夠獲得與GB法精度相同甚至更好的優(yōu)化設(shè)計結(jié)果,同時擁有更高的可靠性,更短的計算時間;新構(gòu)造的S_DPOP法擁有與DPOP法精度相近的優(yōu)化結(jié)果,且計算更加簡單、快速,同時能夠適應(yīng)不同類型建筑和不同氣候條件下混合聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。(6)引入投資內(nèi)部收益率和動態(tài)投資回收期,對重慶市三種建筑類型的混合聯(lián)供系統(tǒng)進行了技術(shù)經(jīng)濟分析,分析表明:酒店建筑各方面經(jīng)濟指標(biāo)都優(yōu)于其他兩種建筑,更適宜采用混合聯(lián)供系統(tǒng);商場建筑聯(lián)供系統(tǒng)擁有較大的年凈收益和內(nèi)部收益率,動態(tài)投資回收期較長,但可以認(rèn)為在可接受的范圍內(nèi),也可作為聯(lián)供系統(tǒng)的適用對象;辦公建筑聯(lián)供系統(tǒng)由于其動態(tài)回收期過長,是否采用則需要進一步綜合其他指標(biāo)分析而定。
【關(guān)鍵詞】：樓宇級CCHP系統(tǒng) 運行策略 優(yōu)化設(shè)計 技術(shù)經(jīng)濟分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU83;TM61
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 符號表9-10
• 1 引言10-22
• 1.1 研究背景10-13
• 1.2 樓宇級CCHP系統(tǒng)13-16
• 1.3 樓宇級CCHP系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3.1 優(yōu)化設(shè)計模型的建立16-18
• 1.3.2 模型求解18
• 1.3.3 簡化方法的研究18-19
• 1.4 研究目的及意義19
• 1.5 研究內(nèi)容及方法19-22
• 2 建筑能耗模型的建立22-32
• 2.1 建筑熱環(huán)境的物理模型22-24
• 2.2 建筑能耗模型的建立及冷熱電負(fù)荷的計算24-32
• 2.2.1 典型建筑的冷熱負(fù)荷計算25-30
• 2.2.2 典型建筑的電負(fù)荷計算30-32
• 3 樓宇級CCHP系統(tǒng)的集成方式及其運行性能對比分析32-40
• 3.1 樓宇級CCHP系統(tǒng)的集成32-35
• 3.2 經(jīng)典CCHP系統(tǒng)與混合CCHP系統(tǒng)運行性能對比分析35-40
• 3.2.1 CCHP系統(tǒng)的運行策略35-36
• 3.2.2 基于FEL和FTL兩種運行策略的運行性能分析36-40
• 4 混合CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型及其求解算法40-48
• 4.1 混合CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計的兩級優(yōu)化模型41-42
• 4.2 求解算法——GB法42-48
• 5 基于全工況優(yōu)化運行機制分析的最優(yōu)化設(shè)計加速方法48-60
• 5.1 混合CCHP系統(tǒng)的全工況優(yōu)化運行機制48-54
• 5.1.1 運行工況圖的構(gòu)造與優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)48-50
• 5.1.2 全工況優(yōu)化運行機制50-54
• 5.2 基于優(yōu)化運行機制分析的優(yōu)化設(shè)計新方法54-60
• 5.2.1 樓宇CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計的新方法——DPOP加速方法54-55
• 5.2.2 簡化的DPOP方法——S_DPOP方法55-60
• 6 樓宇級CCHP系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計加速方法的有效性驗證及技術(shù)經(jīng)濟分析60-74
• 6.1 DPOP法的有效性驗證60-65
• 6.2 S_DPOP方法的構(gòu)造與有效性驗證65-68
• 6.3 樓宇級CCHP系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟分析68-74
• 7 結(jié)論與展望74-78
• 7.1 本課題的主要研究結(jié)論及創(chuàng)新點74-76
• 7.2 后續(xù)的工作展望76-78
• 致謝78-80
• 參考文獻80-84

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本文編號：848660