區(qū)域能源基站與管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、在當(dāng)前國際節(jié)能減排的大環(huán)境下，區(qū)域能源技術(shù)得以廣泛的推廣和應(yīng)用。區(qū)域供冷供熱系統(tǒng)是區(qū)域能源系統(tǒng)的一部分，可與分布式能源、熱電廠、城市燃?xì)庀到y(tǒng)、垃圾發(fā)電廠及其他余熱利用系統(tǒng)等組合作為能源梯級利用系統(tǒng)，極大地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的效果。輸配管網(wǎng)是區(qū)域能源供冷供熱系統(tǒng)的重要組成部分，其造價大約站系統(tǒng)總造價的30％~40%，并且需要消耗大量電能導(dǎo)致年運(yùn)行費(fèi)用很高。因此輸配管網(wǎng)的合理規(guī)劃設(shè)計將極大地決定區(qū)域能源供冷供熱系統(tǒng)的初投資和年運(yùn)行費(fèi)用。本文對通過

2、構(gòu)建優(yōu)化數(shù)學(xué)模型對區(qū)域能源輸配管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究，以湖南省株洲市神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑的區(qū)域能源輸配管網(wǎng)為算例進(jìn)行研究分析，主要的研究內(nèi)容和成果有以下幾方面：
　?。?）通過工程經(jīng)濟(jì)學(xué)理論構(gòu)建區(qū)域能源站與管網(wǎng)優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，將區(qū)域能源輸配管網(wǎng)系統(tǒng)的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性有效的結(jié)合在一起。該優(yōu)化數(shù)學(xué)模型以年折算費(fèi)用最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，以管網(wǎng)的流速、離散型標(biāo)準(zhǔn)管徑、管網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)流量平衡、管段的水力平衡以及滿足用戶能量需求為求解約束條件。并通過圖論理論將

3、管網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、各項參數(shù)與優(yōu)化數(shù)學(xué)模型結(jié)合起來，通過MATLAB優(yōu)化工具箱的fmincon函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解。
　?。?）主要研究影響區(qū)域能源基站與管網(wǎng)優(yōu)化的三個重要方面：管網(wǎng)的保溫層厚度、基站的作用半徑、二級泵的設(shè)置。通過構(gòu)建直埋敷設(shè)保溫管年折算費(fèi)用優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，分析得出直埋保溫管的經(jīng)濟(jì)保溫層厚度與管道輸配流體的溫度以及保溫層材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響關(guān)系；從管段溫升的角度，構(gòu)建輸配管網(wǎng)的水泵運(yùn)行能耗、管道與土壤的傳熱損失以及管道內(nèi)流

4、體的溫升構(gòu)建熱平衡等式。在保證制冷機(jī)組能效等級不降等的管道溫升前提下，研究基站作用半徑與保溫層厚度、系統(tǒng)供冷負(fù)荷、管內(nèi)輸送流速的影響關(guān)系；通過計算神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑區(qū)域能源輸配系統(tǒng)不設(shè)置二級泵和設(shè)置二級泵典型設(shè)計日能耗，并對比分析設(shè)置二級泵的節(jié)能性和區(qū)位優(yōu)勢。
　?。?）通過MATLAB軟件進(jìn)行程序編制，并以神農(nóng)城內(nèi)外圈建筑的區(qū)域能源輸配管網(wǎng)為算例，求解管網(wǎng)的管徑以及保溫層厚度，并對管徑進(jìn)行離散標(biāo)準(zhǔn)取整。對比分析管段內(nèi)的流體輸送速度