[发明专利]一种冗余型楼宇级冷热电联供系统的节能优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种楼宇级冷热电联供系统的优化设计方法，可显著提高冷热电联供系统的可靠性和能源利用率，属能源技术领域。

背景技术

楼宇级冷热电联供系统是一种建立在能量梯级利用概念基础上，以一个大厦、学校或小区为单位，集制冷、供热（采暖和生活热水）及发电过程为一体的多联供总能系统。其最大的特点是适合直接建造在中、小规模的终端用户，同时向用户提供冷热电三种产品。楼宇级冷热电联供系统的高效运行，不仅与联供系统结构、设备组成和容量大小有关，还与冷热电负荷、运行策略等多种因素有关。

经过对现有技术的公开文献检索发现，公开号为CN 1945472的中国专利给出了一种冷热电三联供能源供应系统的集中优化控制方法，该优化方法以费用和能耗优化目标函数进行优化，控制终端设备的运行状态或调整设备的运行参数；公开号为CN 101667013A的中国专利公开了一种微型燃气轮机冷电联供分布式供能系统优化运行控制方法，该优化方法仅针对微型燃气轮机冷热电联供系统，基于负荷预测结果，以经济运行为目标对联供系统的最优发电出力进行了优化；申请号为201010147996.0的中国专利公开了一种冷热电三联供设备能效优化调度系统，该系统通过负荷系统能量需求预测和相关优化计算，完成能源转化设备能量产出的优化调度，实现冷热电供给与需求之间的动态平衡。比对该三个文献的技术方案可以看出，冷热电联供系统的优化设计方法通常都是基于一次能源利用率和（或）经济成本指标的目标优化，虽然上述方法或技术都有一定的应用成效，但也都存在在明显的不足：

1）未涉及楼宇级冷热电联供系统的冗余设计。随着现代工业设备的容量参数的日益升高，因事故或故障导致的损失也随之增大，提高设备或系统的可靠性的效益也显著增大；冷热电联供系统设备间互相依存、互相影响，一个设备的失效都会造成部分系统甚至整个系统的停运，造成现场用能的缺失，使得供能系统无法运转，甚至造成事故的发生。因此楼宇级冷热电联供系统的冗余设计可以有效提高联供系统的供能可靠性，降低事故发生率和经济效益的损失率。

2）未涉及楼宇级冷热电联供系统的可靠性评估和优化。目前楼宇级冷热电联供系统的可靠性评估方法比较欠缺，而在目前的优化设计中也未将可靠性作为指标之一进行优化，因此有必要将联供系统的可靠性指标考虑进来对其优化。

3）楼宇级冷热电联供系统的运行性能与当地能源、供能方式等因素是息息相关的，常规的优化设计只考虑了联供系统自身的优化，而未涉及参照当地常规供能方式来集成优化冷热电联供系统的配置与运行策略。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的楼宇级冷热电联供系统优化设计方法，以提高冷热电联供系统的可靠性和能源利用率。

本发明所称问题是以下述技术方案实现的：

一种冗余型楼宇级冷热电联供系统的节能优化方法，该方法的具体步骤如下：

a.对给定建筑建模，模拟其在典型气象年逐时冷热电负荷，得到建筑全年逐时冷热电负荷曲线；

b、设计常规供能系统并以此为参照分供系统，以满足建筑所需冷热电负荷为基础，计算此分供系统全年一次能源消耗量及供电、供热和供冷的可靠性；

c、构造设计冗余型楼宇级冷热电联供系统，以从节能和可靠性两个方面取得相对于参照分供系统最大的效益为目标，优化设计冗余型建筑冷热电联供系统的容量及运行方式，具体步骤如下：

① 构造冗余型楼宇级冷热电联供系统，包括驱动装置、热回收设备、蓄热装置、补燃锅炉、电制冷机组、吸收式制冷机组、换热器以及电厂电网供电系统，所述驱动装置以天然气为燃料发电，其输出的电能供给用户、电制冷机组和现场用电设备使用，电厂电网为并接在驱动装置输出端的辅助供电电源；驱动装置的烟气余热由热回收设备回收后供给吸收式制冷机组和换热器并将多余的热量存储在蓄热装置中；所述补燃锅炉也以天然气为燃料，其产生的热量供给吸收式制冷机组和换热器；所述换热器为用户提供热能，电制冷机组和吸收式制冷机组为用户供冷；

② 冗余型楼宇级冷热电联供系统的优化变量的选择和确定：包括驱动装置的容量、蓄热装置的容量、电制冷比和驱动装置最低负荷率四个变量，其中，电制冷比                                                定义为：

                                           

式中：为瞬时电制冷量，为瞬时冷负荷；

③ 优化约束条件的确定：在优化计算过程中，保证每个设备能量输入输出之间的平衡，也要保证其输出不能高于其容量；