分布式能源系统3E效益综合评价研究

随着全球能源可持续发展战略的推广,天然气等清洁能源逐步得到深入的研究和重点推广。在这一背景下,分布式能源系统(Distributed Energy System, DES)在世界范围内受到了广泛的关注。近些年,作为分布式能源系统的一种,冷热电联供系统得到了蓬勃发展,因其对低品位余热可以实现有效的利用,系统的总能效率相对较高,同时具有良好的环境友好性、可靠性和经济性。因此,对分布式冷热电联供系统的研究成为我国能源消费领域的重要课题。针对大连地区气候,结合相关节能标准及建筑物实际使用情况,本文首先对宾馆建筑群、写字楼建筑群和住宅楼建筑群三种不同功能的建筑群进行了全年逐时冷热电负荷模拟计算。同时,基于联供系统中所涉及到的设备特性研究,选取最佳设备配置方案,并设计多种冷热电联供系统的运行策略。其次,以节能性、经济性和环境性为优化目标,本研究建立了各典型建筑群分布式能源系统的能效分析(CSEA)子模型、经济运行(CSEO)子模型和环境效应(CSEE)子模型以及与可再生能源(太阳能)耦合(CSCRE-PV)模型。在一定约束条件下,优化出不同目标下驱动装置的最优容量,得出结论：联供系统应用在宾馆和写字楼建筑群中运行性能较好。同时,本文也分析了联供系统供应侧热电比、需求侧热电比与联供系统节能率之间的关系。另外,对影响联供系统性能的主要影响因素进行了敏感性分析。由于大连住宅楼建筑群的负荷特点,与宾馆和住宅楼建筑群相比,联供系统的节能性和经济性都较差。因此,为了扩大分布式冷热电联供系统的适用范围,并结合大连市多混合型建筑群区域的特点,本文对写字楼和住宅楼混合建筑群、宾馆和住宅楼混合建筑群进行了深入研究,优化出不同目标下混合建筑群驱动装置的容量配置区间以及建筑物的混合比例范围,研究得出：混合建筑群的环境性较好,但燃气轮机的容量选取应尽量小,才能实现混合建筑群节能性和经济性的优势。最后,本研究以多属性综合评价决策为理论基础,以宾馆建筑群、写字楼建筑群和住宅楼建筑群为研究对象,建立了分布式冷热电联供系统的综合评价模型。从节能性、经济性和环境性三方面,对燃气轮机和燃气内燃机驱动装置下联供系统的不同运行策略进行比较分析,得出各典型建筑群联供系统的3E效益最佳运行策略,所谓“3E”,即Energy, Economy和Environment三个关键词的英文首字母。为我国发展分布式能源系统提供理论参考与方法依据。