熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)建模與優(yōu)化研究

1、熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)建模與優(yōu)化研究熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)建模與優(yōu)化研究韋xx（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣西柳州545006）中圖分類號(hào)：中圖分類號(hào)：TM611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B摘要：使用熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是降低能量消耗，提高能量綜合利用率的有效方法。本文針對(duì)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行的深入的研究，并對(duì)該系統(tǒng)的常用優(yōu)化方法、策略進(jìn)行了對(duì)比介紹，提出了實(shí)現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)最優(yōu)運(yùn)行模型。對(duì)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的脫機(jī)過(guò)程和聯(lián)機(jī)過(guò)程的分別進(jìn)行了優(yōu)化研究，給出的優(yōu)化

2、的基本思路。最后對(duì)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)描述，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)模型的主要參數(shù)、工作過(guò)程進(jìn)行建模，并通過(guò)相互之間的約束關(guān)系分析，得到了模型的優(yōu)化結(jié)果。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:熱冷電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，建模，制冷，優(yōu)化，參數(shù)ResearchofmodelingoptimizedtotheCombinedCoolingHeatingPowerSystemWeiBinGui（LiuZhouVocationalmodellingcoolingoptimizat

3、ionparameter1前言前言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)能源的消耗也越來(lái)越多，近年來(lái)，大量的研究表明能源的消耗與環(huán)境的惡化有著直接的聯(lián)系。因?yàn)樵谌粘Ｊ褂玫哪茉粗?，清潔能源只占很小的一部分，大部分的能源在制造和傳輸過(guò)程中都可能對(duì)環(huán)境帶來(lái)污染。為了提高能源的利用率，降低對(duì)環(huán)境的破壞，同時(shí)也為了提高經(jīng)濟(jì)的效益，很多學(xué)者在能源的循環(huán)利用、合理分配等方面開(kāi)展了大量的研究。從目前的研究情況來(lái)分析，熱電冷聯(lián)產(chǎn)和電力網(wǎng)的一體化將會(huì)在未來(lái)的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中

4、占據(jù)重要地位。微型燃油汽輪機(jī)，光電發(fā)生器，燃料電池系統(tǒng)以及任何一種發(fā)電廠都可以做到熱電冷聯(lián)產(chǎn)。熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能夠提高人們對(duì)能源的利用率，減少人們對(duì)能源的需求，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的保護(hù)。因此，對(duì)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工作原理開(kāi)展研究，對(duì)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工作過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，提高熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率具有十分明顯的現(xiàn)實(shí)意義。凍機(jī)，之所以采用這個(gè)模型，其重要性和原因在于：首先，由于系統(tǒng)中已含有一個(gè)公用電網(wǎng)，所以無(wú)需儲(chǔ)電；其次，由于儲(chǔ)電單元比大多數(shù)的儲(chǔ)熱單

5、元的費(fèi)用要貴，所以對(duì)于大規(guī)模的系統(tǒng)而言，增加資金投入尚可實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于獨(dú)立的系統(tǒng)，一定要極有實(shí)力才能擴(kuò)大投資。3熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中優(yōu)化方法熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中優(yōu)化方法本系統(tǒng)規(guī)模較小，包含三種類型的能量流：電能，熱能，冷卻，并且假設(shè)本系統(tǒng)已經(jīng)與電力網(wǎng)相連接，對(duì)于其管理策略，僅從生產(chǎn)者的角度予以考慮。使用者有兩種：一種是可以購(gòu)買本系統(tǒng)所產(chǎn)全部電力的電力網(wǎng)，另一種則是局部負(fù)荷，局部負(fù)荷常被認(rèn)為是局部鄰域，可以購(gòu)買其所需要的電能，熱能

6、和冷卻。本系統(tǒng)要首先滿足局部鄰域的需要，當(dāng)然，電網(wǎng)應(yīng)該對(duì)所有供電儲(chǔ)備進(jìn)行補(bǔ)給，儲(chǔ)電設(shè)備內(nèi)部需要的電力可以忽略不計(jì)，內(nèi)部需要的熱力由內(nèi)部本身提供。本系統(tǒng)中，熱電冷聯(lián)產(chǎn)的各個(gè)組件如活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪機(jī)，微型燃?xì)廨啓C(jī)，光電發(fā)生器，燃料電池系統(tǒng)等，可以替代CHP（熱電聯(lián)產(chǎn)）系統(tǒng)，原因是能量流的類型，盡管本系統(tǒng)可以有其他類型的CHP系統(tǒng)，但本文所指的CHP是一種把活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)和一個(gè)可以同時(shí)生產(chǎn)電力及熱水的發(fā)電機(jī)連接在一起的系統(tǒng)。本文設(shè)定組成CHP

7、系統(tǒng)的所有管道，以及蓄熱水池都經(jīng)過(guò)高度曝曬，但是這些曝曬并未給CHP帶來(lái)額外的熱量。。優(yōu)化運(yùn)行的要點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)科技經(jīng)濟(jì)化的運(yùn)行。優(yōu)化運(yùn)行之所以很重要，是因?yàn)槲覀冃枰档屯顿Y，節(jié)省資金，時(shí)間，燃料和環(huán)境資源，并且獲得更多的效益和舒適度。優(yōu)化運(yùn)行的方法有兩種：脫機(jī)優(yōu)化運(yùn)行方法和聯(lián)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行方法。在脫機(jī)優(yōu)化運(yùn)行方法中，要預(yù)先設(shè)定一個(gè)負(fù)荷曲線圖，這個(gè)圖中記錄的是年度中每一天系統(tǒng)操作前的相等時(shí)段的負(fù)荷量。該系統(tǒng)必須根據(jù)事先優(yōu)化的明確的程序進(jìn)行操作。

8、如果使用的系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，并且僅根據(jù)一個(gè)計(jì)劃好的程序時(shí)間表，那么得到的負(fù)荷曲線圖就非常準(zhǔn)確，此時(shí)就可以并且應(yīng)該考慮這個(gè)方法。如果是在復(fù)雜的系統(tǒng)中，如系統(tǒng)中含有無(wú)法預(yù)知的負(fù)荷，那么負(fù)荷曲線圖就比較隨機(jī)，此時(shí)考慮負(fù)荷曲線圖的精確性，就應(yīng)該采取其他方法。在聯(lián)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行方法中，負(fù)荷曲線圖沒(méi)有被限定，所以下一刻的負(fù)荷質(zhì)量是無(wú)法預(yù)知的。因此，就需要測(cè)定系統(tǒng)運(yùn)作中的負(fù)荷，理論上應(yīng)該測(cè)定每時(shí)每刻的負(fù)荷，但實(shí)際操作時(shí)只能測(cè)定每個(gè)特定的較短的時(shí)短的負(fù)荷。這種

9、負(fù)荷存在于大多數(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)中。這種方法需要先進(jìn)的控制硬件和軟件。系統(tǒng)在測(cè)定快速的負(fù)荷時(shí)要有快速的反應(yīng)，但是由于系統(tǒng)含有非電力（加熱，制冷）的部件，其熱力學(xué)性質(zhì)限制了系統(tǒng)的反應(yīng)速度。這是聯(lián)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行方法的最主要的局限性問(wèn)題，應(yīng)該進(jìn)行權(quán)衡。在本文采用脫機(jī)方法，從而每天都對(duì)TOOCS脫機(jī)模型分成24個(gè)時(shí)段進(jìn)行優(yōu)化。該模型優(yōu)化了CHCP系統(tǒng)中的能量流，這個(gè)非線性模型主要用于并聯(lián)型熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，當(dāng)然，它也可以用于只有一些小型號(hào)的單機(jī)系統(tǒng)。由于電

10、負(fù)荷，熱負(fù)荷，冷負(fù)荷的變化性和不一致性，以及售出和購(gòu)入能源的不同價(jià)格，有必要認(rèn)真思考應(yīng)該采用哪種能源資源來(lái)供給每個(gè)時(shí)段的負(fù)荷，從而把售出過(guò)剩能量獲得的日?？偸找孀畲蠡Ｈ绻谳^好規(guī)模的熱電冷聯(lián)產(chǎn)的電廠里，沒(méi)有一個(gè)優(yōu)化運(yùn)行的策略，那么工廠的總體效率將下降，因此，資金和能源都將會(huì)被浪費(fèi)。優(yōu)化運(yùn)行是CHCP系統(tǒng)中能源管理的重要部分。4熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化過(guò)程熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化過(guò)程熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)模型的優(yōu)化目標(biāo)是測(cè)定熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中每個(gè)時(shí)段的能量