基于太阳能利用的分布式冷热电联供系统的优化研究

【摘要】：随着国民经济的快速发展,建筑能耗呈现出逐年递增的趋势,由能源消耗而引起的环境问题也愈发严重。在可持续发展战略和节能减排政策的大背景下,分布式冷热电联供系统因其能效高、污染物排放量少等特点,被认为是一种能够有效解决能源问题的环保供能方式。本文设计了一种以太阳能为辅助驱动能源、天然气为主要驱动能源,结合太阳能利用和传统冷热电联供系统的太阳能冷热电联供系统。 首先,本文对现今使用比较广泛的四种由不同能源设备驱动的传统冷热电联供系统的工作流程进行了介绍。利用多目标分析法,结合灰色关联理论和组合赋权法,从技术、经济、环境、社会等四个方面,对四种传统冷热电联供系统和冷热电分供系统进行了模糊评价,得到了五种方案中综合效益最优的供能系统——内燃机冷热电联供系统。 其次,对太阳能冷热电联供系统、内燃机冷热电联供系统和冷热电分供系统的能量流程和污染物排放流程进行了分析,并对联供系统使用最广泛的两种运行策略——电跟随运行策略和热跟随运行策略进行了分析。 然后,基于生命周期理论,划定了供能系统的生命周期分析边界,将供能系统的全生命周期分为原材料获取、设备加工、原材料和设备的运输、燃料获取、系统运行等五个阶段,并针对供能系统的设备种类和消耗燃料种类给出了各个阶段的生命周期清单数据。以冷热电分供系统为参照对象,建立了以一次能源节约率为技术评价指标、污染物减排率为环境评价指标、相对投资回报年限为经济评价指标的生命周期评价模型。 最后,以北京市一综合商业办公楼为例,将太阳能联供系统、内燃机联供系统和分供系统分别用于该建筑,运行十年。分别以联供系统相对于分供系统在全生命周期内的能源效益、环境效益、经济效益和综合效益最大化为目标,对系统的设备容量和运行策略进行优化。根据优化结果,对三种供能系统的生命周期结构、污染物排放结构和能源消耗结构进行了生命周期结果分析,得到了综合效益最优的系统设计方案和运行策略。 【关键词】：冷热电联供系统 太阳能 生命周期 多目标优化 运行策略
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11-14
• 1.2.1 联供系统的优化配置和运行研究11-12
• 1.2.2 联供系统的性能分析12
• 1.2.3 联供系统的评价方法12-13
• 1.2.4 联供系统与太阳能的综合利用13-14
• 1.3 论文的主要研究内容14-15
• 第2章 传统冷热电联供系统及多目标综合评价15-28
• 2.1 传统冷热电联供系统15-17
• 2.1.1 冷热电分供系统15-16
• 2.1.2 内燃机驱动冷热电联供系统16
• 2.1.3 燃气-蒸汽联合循环冷热电联供系统16
• 2.1.4 燃料电池冷热电联供系统16-17
• 2.1.5 生物质冷热电联供系统17
• 2.2 多指标模糊评价模型17-22
• 2.2.1 多指标综合评价17-18
• 2.2.2 模糊理论18-19
• 2.2.3 指标赋权19-21
• 2.2.4 灰色关联法21-22
• 2.3 冷热电联供系统的多指标综合评价22-27
• 2.3.1 评价流程22-23
• 2.3.2 指标选取和模糊评价23-25
• 2.3.3 方案对比分析25-27
• 2.4 本章小节27-28
• 第3章 太阳能冷热电联供系统28-40
• 3.1 工作流程分析28-35
• 3.1.1 分供系统28-30
• 3.1.2 传统冷热电联供系统30-33
• 3.1.3 太阳能冷热电联供系统33-35
• 3.2 运行策略分析35-39
• 3.2.1 电跟随运行策略35-37
• 3.2.2 热跟随运行策略37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 生命周期分析40-50
• 4.1 生命周期理论40
• 4.2 研究目的和分析边界40-42
• 4.3 生命周期清单分析42-45
• 4.3.1 原材料获取阶段43
• 4.3.2 设备加工阶段43-44
• 4.3.3 原材料和设备的运输阶段44
• 4.3.4 燃料获取阶段44-45
• 4.3.5 系统运行阶段45
• 4.4 生命周期评价模型45-49
• 4.4.1 技术评价45-46
• 4.4.2 环境评价46-48
• 4.4.3 经济评价48-49
• 4.4.4 综合评价49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 优化设计和生命周期结果分析50-68
• 5.1 建筑概况50-52
• 5.2 优化设计52-61
• 5.2.1 优化变量52-54
• 5.2.2 冷热电联供系统的优化54-61
• 5.2.3 优化结果对比61
• 5.3 生命周期结果分析61-66
• 5.3.1 生命周期结果统计61-63
• 5.3.2 生命周期结构分析63-64
• 5.3.3 污染物排放结构分析64-65
• 5.3.4 能源消耗结构分析65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望及建议69-70
• 参考文献70-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果75-76
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作76-77
• 致谢77

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