太阳能驱动的冷热电联供系统研究进展

太阳能冷热电联供作为一种由多个子系统集成的复杂系统,目前仍存在系统运行不稳定、子系统之间相互耦合匹配复杂、评价指标多元化等问题．在国内外太阳能冷热电联供文献研究的基础上,从系统类型、采用工质的特点及适用范围、系统运行模式与策略、系统评价指标等角度分析了现有太阳能冷热电联供研究的现状与进展．提出太阳能冷热电联供各子系统的工质应根据应用特点进行针对性选择;冷热电联供的运行模式应根据用户具体需求及系统最佳运行策略而定,且系统最佳运行策略受系统运行工况及优化目标的影响较大;系统的评价应针对联供系统的热力学性能、经济性能和环境友好性能三个方面得出一套统一的综合评价指标．     

基于相变储能热阻模型的CCHP型微能源网优化调度

针对冷热电联供系统受制于自身热电比的约束,传统"以热定电"和"以电定热"供能方式不能满足调度要求的问题.文中建立一个以调度周期内系统运行成本最小为目标函数,包含光伏、风机、CCHP系统、空气源热泵、相变储能墙体的新微能源网优化模型.基于相变储能热阻模型对建筑物热传递过程详细分析得到热平衡方程.采用混合整数规划法对模型进行求解,并与只含普通建筑墙体的CCHP型微能源网模型进行对比.仿真结果表明:引入建筑相变储能可以松弛CCHP系统自身热电比约束,增强系统的灵活性,具有一定的经济效益.     

冷热电三联供与分布式光伏联合优化及理想模糊决策方法

冷热电三联供(combined cooling,heating and power,CCHP)系统具有以热定电、以冷定电和冷热电联产等多种运行模式,但在多类型用户能源需求条件下较难实现冷热电三联供的最佳整体能效。为此,综合考虑用户满意度和新能源消纳能力,提出一种冷热电三联供与分布式光伏联合优化及理想模糊决策方法。首先,分析光伏发电(photovltaic,PV)的出力特性,构建冷热电三联供与分布式光伏联合优化模型;其次,提出用户满意度和新能源消纳能力的性能优化评价指标,并使用基于小生境的混合二进制粒子群优化算法,对冷热电三联供与分布式光伏联合优化模型进行解算,用理想模糊决策方法对优化指标进行评估,使区域能源在最大限度保持经济性的条件下,既能让一次能源的使用率降低又能提高系统的整体效益;最后,通过案例对所提方案进行验证,结果可为区域能源综合利用的改造升级提供借鉴。     

基于遗传算法热电冷联产系统多目标方案优化

根据用户全年冷、热、电负荷设计冷热电三联产系统方案并实现优化运行是决定联产系统经济性的关键．建立了以一次能源节约率、净现值和CO：排放量为优化目标,以冷热电三联产系统中主要设备容量为决策变量的多目标优化模型,同时运用实数编码遗传算法进行优化计算,得到了“以电定热”和“以热定电”2种不同运行模式下的冷热电三联产系统优化设计方案．     

风电场站建筑零碳综合用能技术研究

为了解决风电场站内办公类建筑的用能问题,实现建筑用能的零碳排放,以锦州地区某风电项目办公楼为例,设计一种以太阳能、空气能等可再生能源为主的多能互补供能系统,介绍了太阳能光伏组件、太阳能集热器、空气源热泵、相变水箱的选型依据及方法,并为该系统配套了智能耦合控制系统。实践结果表明：采用该系统后,该建筑的年发电量为245 767.8 kW·h,二氧化碳的年减排量为188 946.8 t,日集热效率可达60%,相变储能水箱的蓄放热能力约提高55%,多能互补供能系统的综合能效比控制在1.8左右,太阳能的全年保证率为28%～29%,年费用在12 000元以内,符合我国的“双碳”战略目标。     

上海市典型办公建筑房间PVT供能与负荷匹配特性研究

随着可再生能源应用技术的不断发展,光伏(Photovoltaic,PV)电池已广泛安装于建筑屋顶并发电供能,受太阳辐射变化影响,建筑用能的稳定性亦受到挑战.针对上海市某办公建筑阴面房间,结合太阳能热电联产(Photovoltaic/thermal,PVT)供能技术,文中应用数值方法预测了典型年内PVT系统的电、热产量和建筑的冷热负荷,进而分析了多时间尺度上供能与负荷变化规律及两者的匹配特性.结果表明,对于相同面积的PVT和建筑房间,全年电、热产量大于负荷需求.系统逐日运行中,PVT系统可满足冬季供热需求的天数占比约为64%,满足夏季制冷需求的天数占比约为78%.     

微型燃气轮机冷热电联供系统的优化运行研究

根据微燃机冷热电联供的优化配置步骤及考虑因素,对微燃机冷热电联供系统的几种方案进行了研究。确立了以年运行费用最小为目标的函数及约束条件,在选定建筑物,满足其冷热电负荷的情况下,对几种运行方案分别进行了优化,得出了适合该建筑的最优方案,并对其运行策略进行了分析。讨论了天然气价格、微燃机价格对联供系统投资回收期的影响。     

钢结构住宅太阳能光伏一体化融合技术的研究

为了加快发展低碳经济,实现经济发展模式转型,大力推进太阳能光伏发电技术是必然的选择.在工业建筑太阳能光伏一体化技术应用的基础上,进行了钢结构住宅太阳能光伏一体化融合设计研究,探索了太阳能光伏组件与钢结构住宅部品的融合形式,将太阳能光伏绿色发电技术作为建筑室内照明、空调和采暖等系统的重要电力补充.太阳能光伏一体化融合技术应用,对于推进绿色建筑的发展,解决电力紧张局面,缓解环保压力,起到积极的作用.     

基于负荷曲线的楼宇热电冷联产系统方案及运行模式分析

利用DOE-2软件对寒冷地区宾馆用户全年逐时热、电、冷负荷进行模拟,并用四相位图分析了联产系统全工况下的运行模式.对寒冷地区宾馆热电冷联产系统进行方案及运行模式的优化,以净现值为评价指标,在"以热定电"运行方式下,微型燃气轮机+热水型余热锅炉+单效吸收式制冷机的组合方案最优,净现值为1 563万元人民币;以净现值率为评价指标,在"以热定电"运行方式下,燃气内燃机+热水型余热锅炉+单效吸收式制冷机的组合方案最优,净现值率为2.08.     

回收余热的冷热电联供优化研究

针对溴冷机的冷凝热回收提出冷热电联供+换热器回收(方案一)、冷热电联供+热泵回收(方案二)、冷热电联供+换热器(方案三)与热泵结合回收三种方案,与热电联供+电制冷(方案四)相比较.结合混合层次关联分析法从投资回收期、综合热利用率、效率、维护方便性四个指标进行综合评价得出最优方案.根据在不同供冷供热比下对最优结果的影响,进一步对方案二和方案四在不同制冷量下,从综合热效率、效率、单位冷量收益、投资回收期四方面做对比,并得出结论.     

主动式太阳能供暖系统保证率定量分析

目的研究主动式太阳能供暖系统在南墙布置太阳能集热器时,布置率和蓄热水箱客积对太阳能供暖保证率的影响,从而实现太阳能的有效利用．方法以沈阳地区的某住宅为研究对象,采用DeST—h软件建立一个六层的仿真模型,对建筑全年的供暖能耗进行动态模拟,分别计算不同集热器布置率和蓄热水箱容积下的太阳能利用总量,对计算结果进行分析得到太阳能供暖保证率．结果当集热器的布置率达到80％时,太阳能保证率可达到29．56％;当集热器的布置率为30％时,太阳能保证率可达到11．03％．结论在满足建筑条件限制的情况下尽量增大集热器布置率,在满足蓄热情况下尽量选取小容积蓄热水箱,具体可以根据计算出的适宜的蓄热水箱容积选取．     

基于AMTEC的碟式太阳能热发电系统的可行性研究

提出一种基于AMTEC的碟式太阳能热发电系统,该系统通过分离式热管把碟式太阳能集热系统和碱金属热电转换器(AMTEC)耦合起来。以碟式太阳能集热系统的热性能以及AMTEC的热电转换性能为基础,对提出的基于AMTEC的碟式太阳能热发电系统的性能进行了初步分析。结果表明,在一定的参数条件下,该系统的总体热电转换效率达到20.6%,该系统在碟式太阳能热发电系统中具有一定的竞争力。最后指出了需进一步解决和研究的问题。     

基于建筑虚拟储能的太阳能光伏制冷系统供需匹配性研究

针对太阳能光伏制冷系统使用过程存在的供需不匹配现象,充分利用建筑本身的热惰性和蓄热属性,展开基于建筑虚拟储能的供需匹配性研究。首先,基于DeST建立了上海地区典型办公建筑,在完成可靠性验证的基础上,设计了太阳能光伏制冷系统并预测了典型日光伏阵列的逐时发电量。然后,确定了虚拟储能的充放时间和对建筑负荷的消减情况,并基于虚拟储能技术对制冷机电耗进行了优化,采用本址供能满足负荷占比(OEF)以及本址供能满足自消费占比(OEM)2个评价指标对系统供需匹配进行评价。结果表明:采用虚拟储能后,系统OEF从75.76%提升到86.54%,OEM从75.73%提升到91.05%,当日最大余量电量消减幅度可达54.81%。     

基于空气集热器的太阳能热泵供热供冷装置分析

针对传统供热供冷模式的不足,给出了一种基于空气集热器的太阳能热泵供热供冷装置,并对其结构、性能等进行了分析和研究．结果表明,该装置在夏季供冷季可比传统空调节电约20％,降低能源费用约50％;在冬季供热季其耗能量约为常规燃煤集中供热的23％,费用约为常规燃煤集中供热的67％．     

太阳能光伏发电低成本采暖系统研究

提出电网辅助太阳能光伏发电低成本采暖方案．该方案针对冬季采暖对供电质量要求不高,电能需求量大,工作长期稳定的特点,省去一般太阳能发电系统具有的蓄电池储能环节．采暖过程追求最大限度利用太阳能,电网供电仅起补充作用．将太阳能发电的直流输出、公共电网的整流输出在直流母线汇合,经逆变器逆变供电标准采暖电器;或采用专用的阻性采暖器,在直流母线处直接输出电能采暖．省去逆变环节．进一步降低成本．     

20 MW光伏发电系统与电气一次设计

根据20 MW光伏发电系统的工程条件和需求,系统总体方案采用分块发电、集中并网方式,光伏组件选用260 W多晶硅太阳能组件,光伏阵列运行方式为固定式安装式,倾斜角为23°,逆变器为500 k W,光伏方阵的南北间距为5.2 m。对电气一次系统的接入电力系统、电气主接线和电气设备布置进行了设计。根据计算结果可知,该系统的平均年上网电量为17 954 MW·h,年等效满负荷利用时间为896.4 h,容量系数为0.102,节能和环保效益良好。     

基于量子算法的电热系统双层优化模型

为了减少弃风弃光等问题并提高能源利用率,提出了一种基于实数量子算法的电热联合系统双层优化模型.利用电力市场中动态电价方式,根据风电日前预测值和电/热负荷预测值,通过电价补偿引导热电联产系统和热泵的行为.采用KKT条件将双层模型转化成单层问题后,提出了一种基于实数量子算法的求解方式,并以6节点电力系统和8节点热力联合系统进行仿真分析.仿真结果表明,所提出方法能有效减少弃风,同时提高电力系统的收益.     

面向生态环境的光电建筑一体化的研究与应用

光电建筑一体化作为一种利用可再生能源、节能减排的新型建筑形式,得到了发达国家的普遍重视.笔者对面向生态环境的光电建筑一体化的设计与实施进行研究与分析,根据实际的建筑类型和特点,结合当地气候条件,采用光伏发电系统与建筑屋顶花园相结合的方式进行设计与安装.经实际运行,这种设计方案实现了生态化、光电建筑一体化、雨水回收利用,起到了明显的节能效果.为我国中部地区太阳能光伏建筑的规模化应用提供参考.     

高层住宅阳台式平板集热器性能测试研究

高层住宅使用阳台式太阳能热水系统,可以有效地解决在屋顶安装集中式太阳能热水系统面积不足的问题,如果将高层住宅的屋顶与阳台一起考虑安装太阳能热水系统,至少可以满足24层及以下高层住宅的太阳能热水供应。分别测试了平板集热器大倾角安装与近纬度角安装的集热性能,测试数据表明,要提高阳台式平板集热器的效率,需要建筑设计的配合,使其尽量以与当地纬度相同或接近的倾角安装。     

包含多投资主体的综合能源系统容量配置

包含风电、光伏等新能源的综合能源系统以实现电、热、冷等多能互补供能而备受关注.当多个投资者作为独立主体参与综合能源系统运营时，如何对各设备进行合理的容量配置，以更好地消纳新能源和实现各投资主体的利益最大化，是值得关注的问题.本文基于博弈论的纳什均衡原理，针对由风电设备、光伏设备以及冷热电联供设备3个投资者组成的综合能源系统，构建容量配置博弈模型，并采用粒子群算法（PSO）进行求解.在非博弈、非合作博弈以及合作博弈3种不同场景下的对比分析结果表明，在合作博弈场景下，各方投资者收益相对最大、容量配置相对最小，系统具有最大的整体收益，各参与者有明显的合作可能性.研究结果为多方参与供能市场提供了解决思路.