冷热电三联供能源系统优化及分析.pdf

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1、2012年12月第10卷第4期深圳土木与建筑冷热电三联供能源系统优化及分析李琼香港华艺设计顾问(深圳)有限公司I摘要】冷、热、电三联供CCHP能源系统在合理配置与运行下才能实现其节能、环保、效率高的优势。本文以北京市某公共建筑为例，采用专业软件EnergyPlus模拟计算其全年冷热电负荷，以年费用最小为目标函数建立优化评价模型，对三联供能源系统配置和运行策略进行优化评价。结果表明，优化模型确定的三联供能源系统方案具有更好的经济性、节能性和环保性。I关键词】建筑能耗冷、热、电三联供优化容量配置运行策略1

2、引言本建筑位于北京市丰台区，总建筑面积25万燃气冷、热、电联产(CCHP)是一种建立在能平方米，办公建筑面积21．6万平方米，商业建筑量梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，同3．4万平方米。地下部分为设备用房；地上部分时产生电能和可用热／冷能的能源系统。随着天然为商业、办公、竞技厅及辅助用房。气的广泛应用和环保要求的不断提高，冷、热、电三联产已经成为我国城市不可或缺的能源供应模2．2热电冷三联供系统设置式之一，其具有能源利用合理、综合效率高、经济图1所示为本项目三联供系统图，由燃气轮性较好、环保性

3、优良、冷热电负荷分配灵活等优势。机、溴化锂吸收式冷热水机、离心式冷水机组和受建筑负荷波动、天然气价格和电价等因素影响燃气锅炉组成。燃气轮机发电和市政电网购电用不同容量配置及运行策略会直接影响系统的经济于满足建筑的电负荷和提供离心式冷水机组的能性【1弓】。目前国内对于CCHP系统的可行性研究往往源。离心式冷水机组所需电量优先利用燃气轮机只做简单方案选择对比，仅考虑单一负荷模式，以发电量，不足时由市政电网补充。燃气轮机发电热／冷定电或以电定热／冷，孤立了容量配置和运行量建筑自用，不能上网，其发电余热驱动吸

4、收式策略，系统经济性评价的准确性无法保证。因此寻冷热水机向建筑物供热或供冷。当供热量不足时求一种合理的设计方法实现能源系统的最佳配置，由燃气锅炉补充，制冷量不足时由离心式冷水机对于冷、热、电联产项目是很关键的。组补充。本文采用DesignBuilder和EnergyPlus能耗模拟软件建立基本模型并设定参数，获取建筑全年8760小时动态冷热电负荷和联供、分供系统的能————————————源消耗；以年费用LCC(LifeCycleCosts)最小为主一一一一一一要目标函数建立优化评价模型，对能源系统配

5、置方I式和运行策略进行优化评价，确定本项目最佳能源系统方案，为北京地区三联供能源系统方案选择和《优化提供有效的数据基础。2项目概况荷2．1建筑基本情况李琼，助理工程师单位：香港华艺设计顾问(深圳)有限公司E-mail：liqiongqiong200S@yahoo．com．cn图1三联供系统图2012年12月第10卷第4期深圳土木与建筑3全年能耗模拟结果EnergyPlus在基本使用特性、负荷计算能力和设备兼容性等方面是较为突出的能耗模拟软件[4-7]，但需要友好的用户图形界面与之配合副。DesignB

6、uilder是专门针对EnergyPlus开发的用户图形界面软件。表1建筑能耗模拟参数设定照明大厅13w／m2竞技厅18W／m图2全年逐时冷热负荷室9w／mz餐饮⋯⋯走廊5w／m设备大厅13w／m2办公室s⋯。w／m”z餐饮5W／m人员密大厅0．3人／m厦竞技厅0．6人／m内部负荷餐饮O．4Aim办公室0．25人／m走廊0．025A／m新风量办公室>：30m／h．p竞奎耍技厅餐饮>一：20⋯m。／h．p温度大厅25℃(夏)／18℃《冬)图3全年逐时电负荷走廊27~C(夏)／is~c(冬l室26℃(夏)

7、／20℃(冬)4三联供系统优化评价餐饮⋯、⋯4．1三联供系统优化模型阳】竞技厅2S~C(夏)／20~C(冬)(1)目标函数空气系统单风道变风量系统、风机盘管加新风系统本文以全寿命周期年费用现值最小为主要优化目标函数，结合增量投资回收期合理来对能源利用DesignBuilder软件建立建筑模型，并设定能系统进行评价。耗模拟相关参数如表1所示，其中建筑室内照明、表2三联供系统目标函数设备、人员时间表设定均按照《北京市公共建筑目标函数节能设计标准》中时间表设定。LCCLCC=舟×(C+C+C。+Cgb+C。

8、)图2、3所示为EnergyPlus计算的全年动态逐+(∑尸⋯，G⋯+∑Pj⋯G⋯)时冷热电负荷。根据ASHARE对不同朝向负荷计算的方法，本文对建筑东西南北四个朝向的冷热负荷进行计算。取最佳朝向南向全年最大冷负荷增量回收期=C成本一C本1／rC—C20532．8kW，最大热负荷15987．3kW，全年最大建筑电负荷为6883．5kW。表2中，Ct⋯C，C陀，Cgb分别为燃气轮机、312012年12月第10卷第4期深圳土木与建筑吸收式冷温水机、电制冷机组