液流电池冷热电储综合能源系统优化设计

针对北方某园区办公建筑物提出了基于光伏发电、铁-铬液流电池储能、热泵冷热双供、水储能等关键技术的冷热电储综合能源系统方案,并对能源系统进行全年逐时能耗分析和效益分析,通过编写计算程序、优化算法等处理方法,考虑了初投资、全年能耗、运行成本、节能率、全生命周期成本等评价指标,开展迭代优化设计。结果表明：当储罐体积为920 m³、热泵台数为14台时,热泵储能耦合方案为最优,全生命周期成本为1347.08万元。利用铁-铬液流电池储能系统进行储电储热、水储能系统储热储冷,使得全年平均光伏用电占全部用电的65.3%。在冷热能源供应层面,储能供应占全部供冷供热能量的67%以上,其中3月、9月、11月实现100%储能供能。     

高电价差地区储能系统应用的探索与实践

高电价差地区峰谷时段用电负荷相差较大,电网调度的难度大,白天用电负荷占比高的用户,用电成本非常高,采用储能系统为用户进行削峰填谷供能,可以大大降低用能成本,平缓负荷波动.文中介绍了一个实际的应用案例,通过分析系统运行数据,证实了储能电站的应用效果.同时提出了建筑间共享储能电站的理念和围绕储能电站开发的综合能源方案,为高...     

负荷密集区基于江水源热泵供能的建筑用能特性分析

以重庆市江北中央商务区江水源热泵供能工程项目为案例,从建筑的日负荷密度、日负荷率等负荷特性评价指标分析区域建筑用能特性,结果表明：年平均日负荷相较低,能源站设备具有较大的可利用裕度;日峰谷差率较高,系统调节负荷峰值的潜力较大;公共建筑的冷负荷率为40%～50%的占比最大,居住建筑冷负荷率为10%～20%的占比最大,热负荷率为0～10%的占比75%以上。     

基于分时电价的热泵供热系统相变储热应用研究

中国提出“双碳”战略,推进可再生能源利用和供热电气化,降低电供热成本已成为迫切需求。本文提出了一种新型含相变储热的热泵供热系统。供热系统利用富余的可再生能源发电量或谷电储热,在可再生能源间歇期或峰电时段放热,实现热电解耦、削峰填谷,提高系统经济性。基于相变储热装置使用的灵活性,控制策略可根据可再生能源发电特性或分时电价时段动态调整。本研究测试以谷电为主要驱动能源的系统运行特性,分析不同储热时间和储热容量对系统经济性的影响,在青海高海拔地区进行供热实验。结果表明,含相变储热的热泵供热系统比热泵直接供热耗电量成本降低5.28%;储能容量为75 kWh时,通过调节控制策略改变储热时间可使系统能耗和运行成本分别降低5.69%、13.5%;增加储能容量至150 kWh可调节峰谷电用量,谷电占比最高可达84.52%,运行成本可再降低10.04%。含相变储热的热泵供热系统具有良好的经济效益,合理利用其热电解耦特性可助力可再生能源消纳和电网稳定运行。     

天然气三联供系统为数据中心供能的优势分析

提出采用天然气三联供系统取代传统方式为数据中心供能,以北京某机房为例,设计典型应用方案及运行模式,通过比较分析得到:三联供系统供能可靠性不低于传统供能方式;每年可节约标准煤24.6%,减排CO_238.4%;初始投资明显增加,但年运行成本降至约75%,整个生命周期能源成本大大降低。天然气三联供系统为数据中心供能可行且优势明显,建议推广应用。     

关中农村不同类型家庭夏季柔性用能负荷多目标优化调度研究

发展农村可再生能源，解决供给随机波动所导致的供需匹配问题至关重要。在经济可行的范围内，现有供需匹配提升作用基本已被发挥至上限，柔性用能负荷调节是从需求侧解决问题的革命性新方法。该文基于关中农村实地调研数据，分析不同类型家庭夏季用能特征，在充分考虑柔性用能负荷的前提下，建立求解以经济性与舒适性为目标的农村家庭柔性用能负荷多目标优化调度模型。结果表明：1）关中农村家庭根据用能特征可分为独居老年家庭（第一类）、三代同堂家庭（第二类）、居家青年家庭（第三类）以及务工青年家庭（第四类）。2）峰谷电价下，第二类家庭负荷调节潜力最大，用电成本削减比例最高为19.5%，不舒适指数增加比例最高为46.3%；第四类家庭负荷调节潜力最小，用电成本削减比例最高为12.3%，不舒适指数增加比例最高为17.8%。3）对于可平移类柔性负荷，第一、二、三类家庭可调节潜力均较大；对于可中断类柔性负荷，第一类家庭可调节潜力最大；对于可削减类柔性负荷，第二类家庭可调节潜力最大。     

基于混沌遗传算法的槽式光热发电系统多目标优化研究

目前弃风、弃光现象严重,而风光联合并网可以缓解该问题,实现对能源的最大化利用。该文根据光热发电的时移性以及最大消纳量、最小负荷峰谷差和最大化并网效益,构建了多目标优化光热发电与风电联合调度数学模型,并运用混沌遗传算法对整个优化过程进行求解,得到光热发电的最优解。研究结果表明,所提方法使效益增加了48.82万元、峰谷差率降低了10.1%、消纳量增加了22.42%,为光热电站部门制定电网调度方案提供了参考依据。     

水源热泵系统能耗和经济性分析

以大连市某商场为例,采用BIN方法计算了水源热泵系统全年建筑负荷及能耗,在此基础上,与传统区域供热和冷冻机制冷方案进行了经济性比较。结果表明,地下水源热泵系统尽管在初投资方面比传统方案高约18.5%,但年运行费用大大减小,费用年值较传统方案减少了19%,节能性能良好,追加投资回收期仅为3年。     

地表水水源热泵输配系统优化模型的研究

以输配能耗最小为目标,室内舒适和建筑节能相关要求为约束条件,利用MATLAB的优化工具箱,对地表水水源热泵输配系统的优化模型进行研究,确定影响地表水水源热泵输配系统能耗的主要因素。应用此方法对水源热泵实验系统进行了应用分析,得到了系统随负荷率变化的冷却水和冷冻水变流量优化运行方案。对于大部分时间处于部分负荷运行的系统,优化运行比定流量运行可减少能耗10%以上。该优化模型能方便地应用于实际工程,为输配系统的设计和运行提供最佳参数,实现随负荷变化的流量调控,从而有效降低水源水输配能耗,提高系统能效。     

基于NSGA-Ⅱ算法的小型分布式能源系统设计优化

以大连市某小型居民建筑为对象,采用DeST软件,得到该建筑的冷、热、电及生活热水负荷。通过确定建筑在工作日、周末的逐时内、外热扰,计算建筑夏、冬季典型日逐时负荷。以年总费用和年CO₂、NO₂排放量为目标函数,以负荷间的能流平衡、设备的性能为约束,得到系统设备容量配置的Pareto最优解集。通过TOPSIS优选法得到最优容量配置。最后与传统分供系统对比,系统最优方案解集具有运行节能和环保优势。     

M市供水泵站优化调度模型及应用

为降低城市供水泵站能耗、提高企业效益,以泵站运行费用最低为目标函数,建立泵站优化调度模型,使用遗传算法求解最优的水泵运行组合,在满足供水量与供水压力的前提下,使水泵均运行在高效段内,减少了能量浪费,并以M市供水系统为例测试了泵站优化调度模型,利用泵站优化调度程序优化了A、B水厂泵站的运行情况,并对比优化能耗与原运行状况的实际能耗。结果表明,A水厂节能效果不明显,B水厂节约能耗约为27.08%,两座水厂的总能耗低于优化前的能耗,节能约14.02%。泵站优化调度理论及其优化方案可在减少供水企业运营成本、提升供水企业服务和管理水平、改善管网水力条件等各方面发挥重要作用。     

综合能源系统运行优化设计与运行策略研究

综合能源系统能整合协调各异质能源,是提高能源利用率和降低运行费用的有效途径。提出了两种运行策略及一种基于穷举法的优化策略方法,建立了包括小型燃气轮机系统、地源热泵、电制冷机、吸收式制冷机、换热器的综合能源系统能量转换模型。在案例研究中,提出了以典型日费用最小为目标的综合能源系统优化方案,对以电定热、以热定电两种运行策略下的场景进行了优化分析,确定设备的最佳容量和运行参数,给出了运行策略对比分析结果。结果表明：以电定热策略的整体经济性优于以热定电策略约10%;与传统供能系统在经济性上的适用性进行对比发现,综合能源系统成本节省比例在5%～30%之间。     

冰源热泵系统在设施水产养殖中的技术经济性研究

针对目前刺参养殖的水温调控系统能耗大及适用性差等问题,提出基于冰源热泵的高效清洁供热及结合跨季节蓄冷实现全年冷热管理的技术思路,采用冰源热泵系统和跨季节蓄冷型冰源热泵系统对养殖水体温度进行调控,建立模型定量对比分析系统的运行能效及技术经济性.结果表明:(1)冰源热泵系统供热和供冷时的性能系数分别为3.33和3.39,全...     

基于动态运行策略的太阳能分布式供能系统设计运行联合优化

提出将光伏剩余电量按照可变比例分配给储能电池及市政电网的动态运行策略,建立基于该策略的并网太阳能分布式供能系统设计运行联合优化模型,在不同分时电价下基于遗传算法对模型寻优,并将动态运行策略与对照运行策略（剩余电量优先并网或优先分配储能电池）下的系统运行结果进行比较分析。以陕西某乡村典型民居建筑为例进行分析,结果表明：1）分时电价的峰谷价差较大时,动态运行策略可有效降低太阳能分布式供能系统成本;2）分时电价的峰谷价差对于动态运行策略下储能电池的容量配置具有较大影响：峰谷价差越大,储能电池的配置容量越大;3）光伏度电补贴对3种运行策略下的系统成本影响程度为：动态运行策略>策略B（剩余电量优先分配储能电池）>策略A（剩余电量优先并网）。     

基于建筑动态负荷优化风冷热泵机组配置

为得到中央空调系统中风冷热泵机组的最优化配置方案,本文建立了风冷热泵机组变工况能耗计算模型,根据建筑典型负荷工况、多台机组运行策略、以及机组变工况性能等参数,对风冷热泵机组的技术性、经济性进行了分析。研究结果表明：制热工况下采用多台机组配置方案比制冷工况下采用多台机组配置方案节能效果明显,较常规空调系统配置和方案,全年节约电耗3．4％。     

供水泵站变频调速系统节能运行研究

为了探究供水泵站变频调速系统的最佳节能运行方式,以单方水耗电量为考核目标,通过对供水系统工作原理的分析,并以供水泵站设备及系统实测数据为依据,利用Matlab软件拟合数学方程及曲线,以沧州泊头供水泵站为例,分析了供水系统能量损失原因及能量损失分布情况,提出了相同工况不同运行方式下的效率模型,计算并比较不同方案的单方水耗电量,确定了最佳运行方案。结果表明,相同工况下选择最优运行方案可达到提高供水效率,降低能耗的目的。     

Optimization of a community solar heating system with a heat pump and seasonal storage

The optimization of a district solar heating system with an electric-driven heat pump and seasonal heat storage is discussed. The optimization process comprises thermal, economic and system control analyses. Thermal and economic optima have been derived for collector area and storage volume simultaneously. The effects of different collector types and building loads are also investigated. Summertime charging of the storage by off-peak electricity has been applied to avoid severe peaking of auxiliary in the winter and to reduce the yearly energy cost. The thermal co-storage of electric energy is emphasized with systems which fail to supply heat for the heat pump during the winter heating season.‡ It has been found that system cost-effectiveness is only slightly affected as storage volume is increased beyond the optimum size. Large variations in the optima for different system configurations were found. The minimum cost of heat supplied in an optimal 500-unit community with 90% solar fraction was estimated at 8.9 ¢ kWh⁻¹.     

Insulation and bivalent heating system optimization: Residential housing retrofits and time-of-use tariffs for electricity

Time-of-use tariffs, which reflect the cost of producing one extra unit of electricity, will be more common in the future. In Sweden the electricity unit price will be high during the winter and cheaper during the summer. A bivalent heating system, where an oil-fired boiler takes care of the peak load, when the electricity price is high, and a heat pump the base load, may decrease the cost of space heating substantially. However, insulation retrofits are also likely to reduce the peak space-heating load in a building. This paper shows how a bivalent heating system can be optimized while also considering the insulation measures. The optimization is elaborated by the use of a mixed integer programming model and the result is compared with a derivative optimization method used in the OPERA (optimal energy retrofit advisory) model. Both models use the life-cycle cost (LCC) as a ranking criterion, i.e. when the lowest LCC for the building is achieved, no better retrofit combination exists for the remaining life of the building.     

An actively controlled residential heat pump: Potential on peak shaving and maximization of self-consumption of renewable energy

A trend of increasing electrification will put a pressure on the reliability and stability of electrical distribution grids. Demand response, whereby the demand of electricity is adjusted to the availability, can ease this problem. A lab test setup was built to examine the potential of a heat pump for demand response purposes. With this test setup, it is possible to emulate the behaviour of a heat pump in a single household building equipped with either photovoltaic panels or a residential wind turbine. A market-based multi-agent system was developed to control the active heat pump. The goal of this active control was to limit the peak power demands of the building and to maximise the self-consumption of the locally produced electricity. For two weeks, the coldest winter week and an average winter week, the behaviour of the actively controlled heat pump was compared to a regular, heat-driven controlled heat pump.The tests show that the current heat pump controller is able to shave the power consumption peaks of the building. In this way, active control of the heat pump can diminish extra investment costs for grid reinforcement. Active control also enables self-consumption of locally produced electricity. However, because of the higher energy consumption, the current version of the active heat pump controller is not yet able to significantly decrease the consumption of grey electricity from the grid.     

燃气热泵与电动热泵的技术经济比较

结合现有产品的技术水平,分析比较了燃气热泵与电动热泵的一次能源利用率.针对不同电价、不同燃气价的情况计算了两种热泵的运行成本.由计算结果绘制的图表为空调方案的选择提供了有益的参考.