分布式能源系统的分析及优化

能源、环境问题已经成为制约我国经济可持续发展的一个重要瓶颈。调整能源结构,提高能源利用率,改善能源产业的安全性,解决环境污染问题已经成为我国能源战略的重点。而分布式能源系统正是集节能、经济、环保、供能可靠性于一身的新的能源供应方式,在我国有着广泛的发展前景。 分布式能源系统是一种建立在能量梯级利用概念基础上,分布安置在需求侧的能源梯级利用,以及资源综合利用和可再生能源设施。通过在需求现场根据用户对能源的不同需求,实现温度对口供应能源,将输送环节的损耗降至最低,从而实现能源利用效能的最大化。 本文在对分布式能源系统的概念、组成、基本原理进行介绍的基础上,分析比较了以发电设备为核心的不同的分布式能源系统方案,阐明了其各自的工作原理,应用特点,并建立了分布式联产系统与分产系统的能耗比较模型,分别以热力学第一定律和热力学第二定律为基础,通过分析计算,研究了分布式能源系统的节能条件,并在不同参数变化下,对供热期、制冷期的节能率进行了分析,同时进行了联产与分产系统的火用分析比较,说明了分布式能源系统的节能性。 文章对各种分布式能源配置原则进行了阐述,选择了不同的经济性分析指标,以华北地区的某办公大楼为研究对象,分别采取以热定电和以电定热的原则,并在不同原则下,选择不同的系统配置方案,进行了各方案的供需能力分析,投资、成本及收益的分析比较。 本文分别建立了以电定热和以热定电的系统经济性优化模型,以年度化成本最小,年运行收益最大建立了目标函数,采用一定的优化算法对燃气内燃机方案和燃气轮机方案进行了优化计算。通过优化,确定了不同燃机台数配置下的最佳容量,电网的购电量,冷热补燃量等参数组合。并将优化的方案与以经验确定负荷的方案进行了对比,从中可以看出燃气内燃机方案作为办公楼分布式能源系统的优越性。