分布式能源系統(tǒng)中能源與環(huán)境耦合特性及優(yōu)化集成模型研究

2017-07-18 09:00:20 林世平　點擊量：評論 (0)

【摘要】：伴隨著電力需求的增加和世界能源危機的加劇,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),提高能源利用率,改善能源安全,解決環(huán)境污染已經(jīng)成為我國能源戰(zhàn)略的重點。分布式能源系統(tǒng)作為一種新型能源供應模式,以其節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保和供能

【摘要】：伴隨著電力需求的增加和世界能源危機的加劇,調(diào)整能源結(jié)構(gòu),提高能源利用率,改善能源安全,解決環(huán)境污染已經(jīng)成為我國能源戰(zhàn)略的重點。分布式能源系統(tǒng)作為一種新型能源供應模式,以其節(jié)能、經(jīng)濟、環(huán)保和供能可靠等優(yōu)勢,在我國有著廣泛的發(fā)展前景。分布式能源系統(tǒng)是一種建立在能量梯級利用理念基礎上的多聯(lián)供總能系統(tǒng),通過在需求側(cè)根據(jù)用戶對能源的不同需求,實現(xiàn)“溫度對口、梯級利用”的供能模式,將輸送環(huán)節(jié)的損耗降至最低,從而實現(xiàn)能源利用效率和環(huán)境效益的最大化。如何借助能源系統(tǒng)的集成和耦合,實現(xiàn)不同能量利用系統(tǒng)之間物質(zhì)和能量的優(yōu)化配置,以有效提高能源資源的綜合利用效率,同時減少化石燃料利用對環(huán)境的負面影響,是分布式能源系統(tǒng)研究的前沿課題和發(fā)展趨勢。此外,對于分布式能源系統(tǒng)的用戶,特別是對建筑能源用戶,其終端負荷需求隨季節(jié)、晝夜和使用時間呈現(xiàn)多周期的變化規(guī)律,因而對系統(tǒng)的設計提出了嚴格的要求。一個優(yōu)化的分布式系統(tǒng)應該充分考慮這些因素,對能源系統(tǒng)進行優(yōu)化選擇,使得該系統(tǒng)能夠在滿足任意典型工況的能量需求前提下均能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟、高效的運行,以實現(xiàn)全生命周期內(nèi)的經(jīng)濟、能源和環(huán)境目標函數(shù)。常規(guī)分布式能源系統(tǒng),在發(fā)達國家已經(jīng)取得較成熟的研究成果并得到推廣應用,但是在我國的研究還處于初級階段。本論文的研究以基于能源與環(huán)境耦合的分布式能源耦合系統(tǒng)為主要研究對象,探索中國特色的分布式能源發(fā)展道路,克服常規(guī)分布式能源系統(tǒng)的缺陷,在能源技術和利用方式上綜合考慮能源、經(jīng)濟和環(huán)境因素,實現(xiàn)能源系統(tǒng)的耦合平衡及能源與環(huán)境的最佳匹配融合,更好地實現(xiàn)能源、經(jīng)濟和環(huán)境效益。首先進行了分布式能源耦合系統(tǒng)的概念性研究。在對分布式能源系統(tǒng)概念、組成及基本原理闡述的基礎上,對分布式能源系統(tǒng)的技術方案進行總結(jié),分析了常規(guī)分布式能源系統(tǒng)發(fā)展研究存在的問題,創(chuàng)新性地提出分布式能源發(fā)展趨勢—分布式能源耦合系統(tǒng)的概念,指出基于能源與環(huán)境的耦合特性是分布式能源的本質(zhì)特征,明確提出耦合特性研究是中國特色分布式能源的發(fā)展途徑。系統(tǒng)地進行分布式能源系統(tǒng)中能源與環(huán)境耦合特性研究。這是本論文的重點,分別就常規(guī)分布式能源系統(tǒng)與環(huán)境、可再生能源、常規(guī)能源系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、以及煤化工多聯(lián)產(chǎn)集成耦合系統(tǒng)的耦合特性進行系統(tǒng)深入的研究,從各層面闡述耦合系統(tǒng)的內(nèi)容、機理和特性。其中,與環(huán)境的耦合包括環(huán)境影響評價、與環(huán)境技術的耦合、與區(qū)域能源規(guī)劃的耦合；與可再生能源的耦合,包括太陽能、風能、地熱能、生物質(zhì)能以及其他低熱值燃料的耦合；與常規(guī)能源系統(tǒng)的耦合包括與蓄能系統(tǒng)、煙氣余熱回收系統(tǒng)的耦合,以及與電力、熱力和燃氣系統(tǒng)的耦合；與信息系統(tǒng)的耦合包括耦合型DCS系統(tǒng)和耦合型智能能源管理平臺的研究。深入地開展分布式能源系統(tǒng)中能源與環(huán)境優(yōu)化集成模型研究。提出反映耦合特性的優(yōu)化集成方法、與優(yōu)化運行相結(jié)合的優(yōu)化集成模型,以及優(yōu)化集成的數(shù)學模擬方法。分布式能源耦合系統(tǒng)的優(yōu)化集成模型,主要采用數(shù)學模擬的方法,實現(xiàn)分布式能源系統(tǒng)的系統(tǒng)集成、負荷分析、經(jīng)濟型計算及數(shù)值模擬,達到分布式能源的最佳經(jīng)濟性、環(huán)境性、安全性。這是本論文的又一重點。最后進行分布式能源耦合系統(tǒng)實例研究。結(jié)合作者本人主導規(guī)劃、設計、建設和運營的長沙黃花國際機場分布式能源耦合系統(tǒng)項目實際,進行分布式能源耦合系統(tǒng)實例分析,將本論文所研究的分布式能源系統(tǒng)耦合特性及優(yōu)化集成模型理論與項目實踐相結(jié)合,建立新分布式能源耦合系統(tǒng)示范項目,推動探索中國特色的分布式能源發(fā)展道路和分布式能源在中國的發(fā)展。分布式能源是世界能源工業(yè)發(fā)展的重要趨勢,是人類可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分,它作為一種新型科學用能的最佳方式正得到世界各國廣泛重視和應用而蓬勃興起。我國“十二五”規(guī)劃綱要明確提出“大力發(fā)展新能源,促進分布式能源的推廣應用”,相信隨著我國國民經(jīng)濟發(fā)展和可持續(xù)戰(zhàn)略的深入,我國分布式能源尤其是新型分布式能源耦合系統(tǒng)將得到長足的發(fā)展。