不同类型供热机组热电负荷优化分配的研究

通过分析不同类型供热机组的负荷特性,结合热电厂的生产实际,建立了热电负荷优化分配的数学模型,采用线性规划法进行了求解.通过对某热电厂的实际运行工况进行求解表明,采用优化策略,在保证用户热、电需求的情况下,能够降低供热机组的新汽量,提高热电厂运行的经济性.     

城市住宅供暖与热水供应共用系统及热计量

介绍了国内外供暖的现状及发展趋势，并对北方城市供热现状进行了分析，提出了可实现供暖与热水供应共用功能的新型供暖系统及其成套技术，建立了能够稳定运行的供暖与热水供庆共用系统动态实验装置，分析了供热热源、热媒参数、系统管路设计、用户节点装置及户内系统形式，阐述新型供暖与热水供应共用系统的特点，提出了热费用的构成、热计量方法和实现分户供暖及分户计量的供热系统形式。     

流致振动发电的效率

本文为了解流致振动发电功率与振幅、频率、发电机参数及负荷间的强耦合关系,本文建立了水力-振子-电机-负荷耦合运动模型,推导了流致振动发电效率的理论方程,阐明了影响发电效率的控制因素,并提出了最优发电效率的分析方法与发电机的选配原则。结果表明:发电机对振子的阻力可视为系统总阻尼的一部分;系统的发电效率决定于系统的上限效率与上限能量的利用率的乘积;通过分别确定上限效率及上限能量利用率与折合阻尼系数间关系,可确定最优的发电效率及负荷条件;发电机的选配原则为在保证经济性的前提下,尽量使最优上限效率与最优上限能量利用率的折合阻尼系数相等。     

某药厂污水源热泵系统的模拟与分析

工业污水是一个优良的引人注目的低温余热源,在整个采暖期,水温波动不大,是水/水热泵或水/空气热泵的理想低温热源.采用污水热泵系统,可将工业污水作为提取和储存能量的基本源体,通过水源热泵来实现对建筑物冬季供热和夏季制冷.以哈尔滨某药厂的污水排放情况为例,采用计算机模拟,得到采暖季不同运行条件下,机组的主要特性(制热量Qc、输入功率N、制热性能系数COP)随各种条件变化的规律,显示出良好的节能性和经济性.     

热水锅炉供热系统优化规划

为了适应供热系统优化规划的需要,本文应用系统工程的理论和方法,将热源、热网、热用户做为一个整体进行分析,使总的技术和经济指标最佳,为此提出了热源类型为热水锅炉房的供热系统优化规划的数学模型;文中将所述模型归纳为一个有产量约束。多地点、多设备、不同原料、同一产品的工厂选址及其中设备的最优配置问题。通过模型求解,可确定热源的位置、供热能力、设备的组合方式和运行方式,确定热网管线的最优走向、管径及热源中设备与热用户的最佳供求关系。 在确定最优方案的同时,还应用技术经济评价方法,计算出技术经济评价的有关参数,包括静态和动态投资回收期、净现值、内部收益率等。     

基于BIPV功率与负荷预测的智能建筑EMS双时间尺度多能互补优化模型

建筑光伏(Building Integrated Photovoltaic,BIPV)发电功率出力的随机波动特性,新型负荷与传统负荷的相互作用、需求侧响应和分时电价对负荷特性的影响是智能建筑能量管理系统(Energy Management System,EMS)优化运行必须考虑且亟待解决的突出问题。以BIPV功率、负荷功率与室外温度预测值为基础,在建立的建筑室内环境参数与建筑能耗的数学模型上综合考虑系统整体的经济性与用户舒适度,联合日前、日内两个时间尺度建立了智能建筑EMS的两阶段优化模型。日前尺度计及分时电价,以系统运行经济性为目标,制定可控电源机组启停、可平移负荷、储能装置的优化运行方案;日内尺度则在日前优化基础上综合平衡系统经济性和用户舒适度,对可控电源功率及可控负荷功率进行滚动优化。通过两个不同时间尺度上的协同优化,以实现多类型电源、储能及参与需求侧响应负荷的"源-荷-储"多能互补优化运行。最后通过实际数据的算例仿真验证了所提模型的有效性。     

供热锅炉房优化运行模型研究

为了适应供热系统优化运行的需要,本文应用系统工程的理论和方法,以热源成本最小为目标,使总的技术和经济指标最佳,提出了热源类型为热水锅炉房的供热系统优化运行的数学模型;文中将所述模型归纳为一个有产量约束、多地点、多设备、同一原料、相同产品的设备最优配置问题,通过模型求解,可确定设备的最佳组合方式和运行方式及热源中设备与热用户的最佳供求关系与数量。     

供热机组热电负荷解耦控制

为了满足风电大规模并网条件下电网对供热机组投入AGC运行的需求,机组热、电负荷控制系统相互耦合的问题需要得到解决。对供热机组的非线性动态模型进行小偏差线性化,得到传递函数矩阵模型,分析发现供热侧对发电侧的扰动主要由两类供热调节蝶阀开度到机组发电负荷的通路引起。在以炉跟机为基础的协调控制系统中加入蝶阀开度对发电负荷的解耦器,仿真实验证明解耦环节可以在不影响机前压力控制品质的同时显著减小机组发电负荷的波动。     

节能型住宅采暖期建筑能耗动态分析

提出了采暖期负荷动态控制模型.以北京市某住宅为研究对象, 利用EnergyPlus软件对采暖期负荷动态控制模型的实现方法、能耗效果进行了模拟和分析.研究结果表明:采暖期负荷动态控制模型不仅可使室内温度及舒适度满足设计要求, 而且结果显示建筑用电量节约了16.4%, 而总热量消耗减少了11.6%, 节能效果显著.研究成果为采暖期的供热系统的节能运行调节提供了一种思路.     

提升风能消纳清洁供热项目的经济性优化配置

在中国三北地区,热电联产机组"以热定电"的运行调节模式是供暖季出现严重弃风的重要原因之一.推进电供热、配置蓄热设备是促进风电消纳、降低系统能耗的有效方式.为实现清洁供热项目的经济性最优,提出了一种基于遗传算法和传统机组组合的双层优化模型.首先,在分析热、电能源供需的基础上,给出了区域能源系统的典型结构;然后,将日内净收益作为经济性优化的定量评价指标;通过分析能源系统的短期优化调度方式,得到最终的双层优化模型.在该模型中,外层优化利用遗传算法对不同的配置组合情况进行全局搜索,内层优化则通过求解线性规划给出特定组合条件下清洁供热项目的日内净收益.案例分析表明,清洁供热项目的经济性最优配置与区域能源系统的热、电负荷、风电出力特性和社会经济条件有关;同时,遗传算法可稳定收敛到全局最优点附近,优化计算结果完全满足工程应用的要求.另外,虽然清洁供热改造能够显著降低系统的弃风量,但出于经济性考虑,弃风并不能完全消除.     

考虑经济环境影响的有机朗肯循环区间不确定性多目标优化

针对热源温度和质量流量的参数波动特性,建立了有机朗肯循环的多目标优化模型,优化模型综合考虑了循环的热力性能、经济性能和环境性能的影响。目标函数是最大化系统输出净功和火用效率,最小化投资回收期和全生命周期的环境影响负载。循环的蒸发温度和冷凝温度为决策变量。引入了区间不确定性优化方法对热源参数波动的多目标优化模型进行求解,受热源参数区间变化的影响,区间不确定性优化参数对应的目标函数均为区间量,当热源参数变化幅度较大时,ORC系统的最优蒸发温度受热源参数变化幅度的影响较大,R141b的综合性能较优。使用区间不确定性多目标优化方法,可以简化优化过程,不需要再对热源变化引起的系统性能变化进行敏感性分析。     

用非线性规划方法优化凝汽式汽轮机区域供热参数

应用有约束的非线性规划方法对采用凝汽式汽轮机供热的区域热电厂的供热参数进行优化研究，针对将原住宅小区的集中供热锅炉房改造为采用凝汽式汽轮机低真空供热的热电厂，以这类电厂服务期内净现值（ＮＰＶ）为目标函数，采用转轴直接搜索可行性方向法（ＤＳＦＤ法）编制计算机程序，并应用这一程序对实际工程实例进行计算，给出在供热面积为２０×１０＾４～３０×１０＾４ｍ＾２时，热化系数，热网循环水量，室内散热器面积系数和     

考虑光伏发电不确定性的系统补偿AGC方法

以包含光伏发电环节的分布式发电系统自动发电控制(AGC)为研究对象,拟通过补偿环节的引入,对系统结构进行调整,以消除光照不确定性对AGC的负面影响。首先,构建含光伏的互联AGC系统模型,并就光伏发电不确定性对AGC的影响进行分析;然后,设计补偿环节并通过粒子群优化算法对其参数进行优化,获取最优补偿效果;并基于分布式模型预测控制(DMPC)理论,以随机负荷曲线为扰动变量,仿真验证该系统频率变化及区域控制偏差。结果表明,在光伏发电系统输出波动情况下,AGC系统良好的动态响应性能得到保证,从而验证了此方法的可行性和有效性。     

配置储热罐的供热机组运行定值计算

供热机组以热定电的运行方式导致调峰能力不足是冬季中国三北地区大量弃风的重要原因之一。储热罐作为一种蓄能手段能够从一定程度上实现供热机组热电解耦。基于机组回热系统热力学分析,定义抽汽-负荷增益系数,分析供热抽汽流量与机组发电负荷间的定量关系,进而获得变供热工况下的锅炉负荷定值。基于供热机组运行特性及热网加热器换热特性分析,对储热罐工作过程中的运行流量进行定值,对供热机组调峰能力区间进行定值约束。结果表明,所提增益系数能够精确计算变供热工况下机组运行参数,所提定值方法能准确直观地表现储热罐对供热机组调峰运行的影响能力和储热罐运行过程中的定值问题,定值结果为机组和储热罐的安全灵活运行提供指导。     

区域型锅炉房作为调峰热源的可行性分析

当前城市热网和热源存在诸多问题,例如热网输送能力不足,热源运行达不到设计值,大型调峰热源不能对负荷变化进行频繁及时调整等。针对这些问题可以考虑利用区域型锅炉房作为调峰热源,热电联产作为主要热源并联合供热的方式进行供热。确定了区域型锅炉的调峰负荷,对比了不同调峰系数下的寿命周期费用,计算得出区域型锅炉开启的室外温度。结果表明:利用区域型锅炉房作为调峰热源具有良好的经济优势。     

基于交叉验证支持向量回归的供热负荷预测

支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)在供热负荷预测中得到了一些研究,然而模型的拟合度和泛化能力依赖于其相关参数的选取,需要足够的先验信息,寻优过程存在难度.针对上述情况,提出采用交叉验证(Cross Validation,CV)的思想对其中的重要参数(惩罚因子C和RBF核函数参数γ)进行网格划分,在训练集中自动寻找最佳参数,从而得到最佳的训练模型,并用该模型对测试集进行回归预测.以某热源数据进行了实验研究,结果表明:该方法能够快速建立预测模型,有效地预测供热负荷,具有较高的拟合度和较强的泛化能力.     

基于风险的电网运行方式优化策略

保证电力系统安全运行的首要防线为预防与控制,电网风险防控对防止恶性事故具有关键作用。通过发电功率再调度与切负荷的方式对电力系统运行方式进行优化。优化模型一般以系统运行风险和发电成本最小作为优化目标,通过控制变量、约束条件求解优化模型,可以得到协调系统安全性与经济性的最优控制方案。     

330 MW高背压热电联产机组运行优化分析

大型汽轮机组采用高背压方式供热可以充分利用乏汽余热，提高燃料利用效率，已经有越来越多火电厂进行高背压供热改造。为确保高背压机组运行经济性，针对某电厂330 MW高背压热电联产机组建立Ebsilon模型并进行全工况模拟，根据低压缸最小冷却流量确定了机组的理论负荷区间，针对其实际热负荷条件建立了热网数学模型，结合热网供回水温度分析其在不同环境温度条件下的背压运行方式和电负荷范围，确定了优化背压后机组的实际运行边界；并针对热网回水偏离理想值时的经济性进行分析，确定了机组高背压投运策略。结果表明：机组采用高背压乏汽余热供热方式可以有效提高供热能力约80 MW,但是其环境温度适应性较差，环境温度较高时，采用抽背方式供热的经济性要明显优于抽凝方式，采用优化后的背压运行方式最高可降低标准发电煤耗约34 g/kW·h;另外，热网回水温度严重影响高背压机组的经济性，在不同的供水温度下，其高背压投运的边界回水温度也相应改变。     

考虑电热需求响应的区域综合能源系统储能容量优化配置

综合能源系统中储能优化配置和需求侧响应的应用,可解耦热电联产机组（CHP）运行的“以热定电”约束,提高能源利用效率。因此,考虑源荷双侧发电、供热、用电、用热性能,在源侧加电、热储能实现热电联产机组的热电解耦,荷侧充分利用电、热综合需求（IDR）资源可调度资源,建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统电、热储能容量优化配置模型。该模型考虑储电储热约束、功率平衡约束等,以区域综合能源系统年总费用最小为目标,解决电、热储能的经济配置最优问题。算例结果表明,电、热储能与负荷侧协调运行可降低运行成本,考虑综合需求响应可减少储能配置容量。源侧储能配置和负荷侧的综合需求响应促进风电消纳,提高综合能源系统运行的经济性、精准性和灵活性。     

基于铁路需求侧温度响应的供热系统节能运行策略研究

目的 为了解决铁路站区供热系统供热量与各功能建筑需求热量不平衡而导致的能源严重浪费问题,方法 提出铁路站区供热系统热源侧与建筑物联动调节的时空差异化运行策略,以响应站区内各建筑室内温度变化需求。首先,分析常规热源侧和建筑物侧运行调节策略,在此基础上研究时空差异化运行策略;其次,以大同某铁路站区供热系统为例,利用Simulink建立供热系统仿真模型;最后,在验证模型有较高准确性的基础上,对比分析3种不同运行策略下系统室内温度动态响应和能耗。结果 与热源气候补偿质调节和建筑量调节运行策略相比,热源侧与建筑物联动调节的时空差异化运行策略不仅实现了不同建筑分时分温供热的需求,还有效减小了正常供热时间段和低温供热时间段室内温度波动幅度,提高了室内热舒适性。同时与系统无运行调节相比,热源质调节运行策略节能率为20.7%,建筑物量调节运行策略节能率仅为17.5%,时空差异化运行策略节能率达38.5%。结论 本文提出的热源侧与建筑物联动调节的时空差异化运行策略能够满足铁路站区内不同功能建筑的室内变温需求,减小室内温度波动幅度,具有良好的节能效果。