动态负荷下天然气冷热电联供系统运行优化

冷热电联供系统被世界广泛认为是解决能源、经济以及环境问题最好的选择之一,以天然气为一次能源的联供系统是实现建筑节能和天然气高效利用的最佳选择。天然气冷热电联供系统是一种建立在能的梯级利用概念基础上,将制冷、供热及发电过程一体化的多联产总能系统,目的在于提高能源利用效率,减少碳化物及有害气体的排放。因此,天然气冷热电联供系统的合理配置和优化运行对人类社会的可持续发展有着重要的意义。 本文首先介绍了冷热电联供系统的基本概念和特点,在阅读大量国内外与天然气冷热电联供系统集成建模相关文献的基础上,确定联供系统的配置方案,对系统的组成及其主要设备特性进行论述。在此基础上,采用“以热定电”与“以电定热”相结合的“混合运行”模式,建立了以年总费用为优化目标的多周期混合整型非线性规划模型。 然后采用建筑能耗分析软件EnegryPlus对某商业建筑进行动态负荷的模拟和计算,得到全年建筑逐时冷、热、电负荷的分布数据。运用粒子群算法对多周期优化数学模型进行求解,得到最佳设备配置和运行策略,对优化结果进行运行策略分析和节能性、经济性以及环保性的评价,为分布式能源系统的发展提供了参考,对冷热电联供系统的运行具有实际指导意义。 最后确定污染物环境成本和环境价值的估算方法,在天然气冷热电联供系统多周期运行优化模型中引入了环境成本,不仅考虑污染物的减排因素,而且增加了污染物排放限制约束,并对优化结果进行敏感性分析,阐述了天然气价格、电价、环境成本对年总费用的影响,为联供系统的合理评估和优化运行提供了一个有效的工具。