分布式能源系統中能源與環境耦合特性及優化集成模型研究

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,調整能源結構,提高能源利用率,改善能源安全,解決環境污染已經成為我國能源戰略的重點。分布式能源系統作為一種新型能源供應模式,以其節能、經濟、環保和供能

【摘要】：伴隨著電力需求的增加和世界能源危機的加劇,調整能源結構,提高能源利用率,改善能源安全,解決環境污染已經成為我國能源戰略的重點。分布式能源系統作為一種新型能源供應模式,以其節能、經濟、環保和供能可靠等優勢,在我國有著廣泛的發展前景。分布式能源系統是一種建立在能量梯級利用理念基礎上的多聯供總能系統,通過在需求側根據用戶對能源的不同需求,實現“溫度對口、梯級利用”的供能模式,將輸送環節的損耗降至最低,從而實現能源利用效率和環境效益的最大化。如何借助能源系統的集成和耦合,實現不同能量利用系統之間物質和能量的優化配置,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境的負面影響,是分布式能源系統研究的前沿課題和發展趨勢。此外,對于分布式能源系統的用戶,特別是對建筑能源用戶,其終端負荷需求隨季節、晝夜和使用時間呈現多周期的變化規律,因而對系統的設計提出了嚴格的要求。一個優化的分布式系統應該充分考慮這些因素,對能源系統進行優化選擇,使得該系統能夠在滿足任意典型工況的能量需求前提下均能夠實現經濟、高效的運行,以實現全生命周期內的經濟、能源和環境目標函數。常規分布式能源系統,在發達國家已經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境耦合的分布式能源耦合系統為主要研究對象,探索中國特色的分布式能源發展道路,克服常規分布式能源系統的缺陷,在能源技術和利用方式上綜合考慮能源、經濟和環境因素,實現能源系統的耦合平衡及能源與環境的最佳匹配融合,更好地實現能源、經濟和環境效益。首先進行了分布式能源耦合系統的概念性研究。在對分布式能源系統概念、組成及基本原理闡述的基礎上,對分布式能源系統的技術方案進行總結,分析了常規分布式能源系統發展研究存在的問題,創新性地提出分布式能源發展趨勢—分布式能源耦合系統的概念,指出基于能源與環境的耦合特性是分布式能源的本質特征,明確提出耦合特性研究是中國特色分布式能源的發展途徑。系統地進行分布式能源系統中能源與環境耦合特性研究。這是本論文的重點,分別就常規分布式能源系統與環境、可再生能源、常規能源系統、信息系統、以及煤化工多聯產集成耦合系統的耦合特性進行系統深入的研究,從各層面闡述耦合系統的內容、機理和特性。其中,與環境的耦合包括環境影響評價、與環境技術的耦合、與區域能源規劃的耦合；與可再生能源的耦合,包括太陽能、風能、地熱能、生物質能以及其他低熱值燃料的耦合；與常規能源系統的耦合包括與蓄能系統、煙氣余熱回收系統的耦合,以及與電力、熱力和燃氣系統的耦合；與信息系統的耦合包括耦合型DCS系統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中能源與環境優化集成模型研究。提出反映耦合特性的優化集成方法、與優化運行相結合的優化集成模型,以及優化集成的數學模擬方法。分布式能源耦合系統的優化集成模型,主要采用數學模擬的方法,實現分布式能源系統的系統集成、負荷分析、經濟型計算及數值模擬,達到分布式能源的最佳經濟性、環境性、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實例研究。結合作者本人主導規劃、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項目實際,進行分布式能源耦合系統實例分析,將本論文所研究的分布式能源系統耦合特性及優化集成模型理論與項目實踐相結合,建立新分布式能源耦合系統示范項目,推動探索中國特色的分布式能源發展道路和分布式能源在中國的發展。分布式能源是世界能源工業發展的重要趨勢,是人類可持續發展的重要組成部分,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”規劃綱要明確提出“大力發展新能源,促進分布式能源的推廣應用”,相信隨著我國國民經濟發展和可持續戰略的深入,我國分布式能源尤其是新型分布式能源耦合系統將得到長足的發展。