【摘要】：在當前國際節(jié)能減排的大環(huán)境下,區(qū)域能源技術得以廣泛的推廣和應用。區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)是區(qū)域能源系統(tǒng)的一部分,可與分布式能源、熱電廠、城市燃氣系統(tǒng)、垃圾發(fā)電廠及其他余熱利用系統(tǒng)等組合作為能源梯級利用系統(tǒng),極大地實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。輸配管網(wǎng)是區(qū)域能源供冷供熱系統(tǒng)的重要組成部分,其造價大約站系統(tǒng)總造價的30%~40%,并且需要消耗大量電能導致年運行費用很高。因此輸配管網(wǎng)的合理規(guī)劃設計將極大地決定區(qū)域能源供冷供熱系統(tǒng)的初投資和年運行費用。本文對通過構建優(yōu)化數(shù)學模型對區(qū)域能源輸配管網(wǎng)系統(tǒng)進行優(yōu)化研究,以湖南省株洲市神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑的區(qū)域能源輸配管網(wǎng)為算例進行研究分析,主要的研究內(nèi)容和成果有以下幾方面:(1)通過工程經(jīng)濟學理論構建區(qū)域能源站與管網(wǎng)優(yōu)化的數(shù)學模型,將區(qū)域能源輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)能性和經(jīng)濟性有效的結合在一起。該優(yōu)化數(shù)學模型以年折算費用最優(yōu)為目標函數(shù),以管網(wǎng)的流速、離散型標準管徑、管網(wǎng)的節(jié)點流量平衡、管段的水力平衡以及滿足用戶能量需求為求解約束條件。并通過圖論理論將管網(wǎng)系統(tǒng)的拓撲結構、各項參數(shù)與優(yōu)化數(shù)學模型結合起來,通過MATLAB優(yōu)化工具箱的fmincon函數(shù)進行優(yōu)化求解。(2)主要研究影響區(qū)域能源基站與管網(wǎng)優(yōu)化的三個重要方面:管網(wǎng)的保溫層厚度、基站的作用半徑、二級泵的設置。通過構建直埋敷設保溫管年折算費用優(yōu)化目標函數(shù),分析得出直埋保溫管的經(jīng)濟保溫層厚度與管道輸配流體的溫度以及保溫層材料導熱系數(shù)的影響關系;從管段溫升的角度,構建輸配管網(wǎng)的水泵運行能耗、管道與土壤的傳熱損失以及管道內(nèi)流體的溫升構建熱平衡等式。在保證制冷機組能效等級不降等的管道溫升前提下,研究基站作用半徑與保溫層厚度、系統(tǒng)供冷負荷、管內(nèi)輸送流速的影響關系;通過計算神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑區(qū)域能源輸配系統(tǒng)不設置二級泵和設置二級泵典型設計日能耗,并對比分析設置二級泵的節(jié)能性和區(qū)位優(yōu)勢。(3)通過MATLAB軟件進行程序編制,并以神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑的區(qū)域能源輸配管網(wǎng)為算例,求解管網(wǎng)的管徑以及保溫層厚度,并對管徑進行離散標準取整。對比分析管段內(nèi)的流體輸送速度以及管段比摩阻滿足《全國民用建筑工程設計技術措施—暖通空調動力分冊》的要求。并分析電價、投資回收年限以及年均攤折舊率對優(yōu)化數(shù)學模型求解結果的影響。
【圖文】：

圖 2-1 枝狀管網(wǎng)示意圖2.2.2 圖的關聯(lián)性質在管網(wǎng)中，如果分支ie 兩端的節(jié)點為j1v 和jv，流體流動方向為j1v 到jv，且由始點指向末點，則v即為始點，v為末點，，稱分支e 和節(jié)點v和v關聯(lián)。

（6）實用的程序借口和發(fā)布平臺MATLAB 中帶有簡便易于操作的優(yōu)化工具箱功能，其中包含著眾多進行計算的函數(shù)，用于求解各類線性規(guī)劃問題、多目標規(guī)劃以及非線性規(guī)劃等，而且還帶有一個非常便于使用的 GUI優(yōu)化工具（如圖 2-2所示）。
【學位授予單位】：湖南工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU995.3

【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 楊良仲;張連鋼;曹寶軍;徐善忠;;大管徑熱水直埋供熱管道保溫層厚度的計算[J];煤氣與熱力;2007年02期

2 馮小平;龍惟定;;區(qū)域供冷系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化設計方法和應用[J];建筑科學;2012年S2期

3 王順林;;空調冷水變流量二級泵系統(tǒng)的設計探討[J];制冷;2013年02期

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1 董文靜;基于分布式能源的智能建筑能源網(wǎng)中輸配管網(wǎng)優(yōu)化分析[D];湖南大學;2012年

本文編號：2603458