不同建筑负荷下分布式能源系统优化与政策激励研究

　　摘要：探索优化运行策略和激励机制对分布式供能系统的影响是加快其应用推广，保障其充分发挥效能的重要内容之一。该文首先针对北方某地区办公型建筑和宾馆型建筑夏季负荷需求，构建了一套冷热电三联供(combiningcooling，eatingandpower，CCHP)分布式能源系统三维和二维模型，考虑系统碳排放并引进碳税和电力回购(电力反向卖回电网)，构建了以运行费用为目标的分布式能源系统和常规系统分析模型，分析了三维模型和二维模型的差异；并讨论了蓄能系统对分布式能源系统经济性的影响，得出该系统为宾馆型建筑和办公型建筑供能的最优策略；最后对影响分布式能源系统经济性的相关政策和激励进行分析，得出了分别针对办公型建筑和宾馆型建筑的分布式能源系统经济性的气价和碳税激励控制域。

　　关键词：能源互联网；分布式能源系统；建筑节能；电力回购；政策激励

　　0引言

　　20世纪以来，全球气候变暖的总体趋势已得到证实，对生态系统和人居环境造成的影响也备受瞩目。作为最大的发展中国家和主要的温室气体排放国，中国承受着巨大的温室气体排放控制压力。长期形成的高碳发展模式导致中国推进现代化进程中面临资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，经济社会可持续发展面临巨大挑战。

　　更新了一篇建筑相关的论文，如上海建筑职称论文要求，您可以点击并前往查看。

　　1系统模型介绍

　　1.1系统构建

　　本文针对北方某地区办公型建筑和宾馆型建筑，构建了一套天燃气内燃机CCHP系统与蓄能、电热泵结合的分布式供能系统，如图1所示。图中R,Q,W分别代表冷热电负荷需求。

　　1.2设备二维模型

　　本文研究系统采用的燃气内燃机发电机组，当设备部分负载运行时，电效率ηe、热效率ηh分别和部分负载率fGE的性能曲线(400~2500kW)如下[16-17]：32ee0GEGEGE(0.48122.47262.98010.0113)fffηη=?++(1)33hh0GEGEGE(1.34762.88702.12471.5853)fffηη=?+?+(2)

　　3736中国电机工程学报第35卷式中ηe0和ηh0分别为内燃机满负荷运行时的电效率和热效率，分别取43%。

　　2政策激励措施

　　天然气主要成分为甲烷，因此燃气内燃发电机每立方米天然气输入约产生CO21.96kg，即当内燃机满负荷运行时，每发1kW?h电约产生CO20.46kg。传统燃煤电厂单位千瓦时发电煤耗为ccc3600Qqη=×(9)式中：ηc为燃煤电厂发电效率，取40%；qc为每kg标准煤低位发热值，即每kg标准煤所含热量，取29300kJ/kg。传统燃煤电厂每单位千瓦时发电约产生CO2(kg)[24]为

　　3优化与运行策略

　　3.1优化目标与约束条件

　　本文建立了以系统运行费用为目标函数的系统优化模型，其中分布式能源系统运行费用由购气费用、购电费用(包括回购收益)和缴纳碳税费用组成：2EiiiCOEimax{,0}0.3/2min{,0}ffPWPFFQPW=?+?+??+?(12)式中Wi购电为正，电力回购卖回电网为负。

　　3.2不同运行策略

　　针对所建分布式能源系统，以经济性为目标进行优化。无蓄能模式，即系统由燃气内燃机，电热泵，吸收式制冷组成；含蓄能模式即在无蓄能模式基础之上加上蓄能系统。

　　4结果与讨论

　　4.1用能侧经济性分析

　　本文首先通过将无蓄能系统模式最优策略与建筑所需负荷全部由电网购电消耗费用对比，分析三维模型二维模型的差异，图4、5分别表示办公型建筑和宾馆型建筑在二维模型和三维模型下，无蓄能系统最优策略和全部由电网购电费用消耗情况。可以看出无论是办公型建筑还是宾馆型建筑，使用分布式能源系统无蓄能模式为该建筑供能比全部采用电网购电为该建筑供能更节约运行费用。并且该宾馆型建筑全部电网购电二维模型和三维模型日运行费用相差2136元，无蓄能最优模式日运行费用相差5780元，办公型建筑则分别相差为7929元和3598元。可见二维模型和三维模型结果差异较大，尤其是在负荷需求较大的时刻，办公型建筑主要为上午9:00到下午6:00，宾馆型建筑主要为下午5:00到晚上11:00。因此采用三维模型可更准确地反映分布式能源系统的真实情况，采用分布式能源系统为建筑供能比全部购电供能经济性更好。

　　4.2供能侧经济性分析

　　综上分析，采用含蓄能的分布供能系统最优策略为该办公型建筑和宾馆型建筑供能经济性最好。但是以上仅仅是在用能侧进行的经济性分析，即从用户角度的用能成本分析。接下来在供能侧将该分布式能源系统与常规供能模式中燃煤电厂的经济性做对比，也就是供能成本的分析，结果如图7所示，常规供能模式燃煤电厂为两种建筑供能的日供能成本如表2所示。可以看出在碳税0.3元/kg，气价3.15元/m3时，无论是办公型建筑还是宾馆型建筑，常规供能模式中燃煤电厂的成本较分布式能源系统经成本更低，即常规模式经济性更优。

　　参考文献

　　[1]杨勇平．分布式能量系统[M]．北京：化学工业出版社，2011．YangYongping．Distributedenergysystem[M]．Beijing：ChemicalIndustryPress，2011(inChinese)．

　　[2]孙仲武．热电冷三联供系统效能分析[J]．价值工程，2012，31(21)：53-54．SunZhongwu．CCHPsystemeffectivenessanalysis[J]．ValueEngineering，2012，31(21)：53-54(inChinese)．

　　[3]LiLX，MuHL，GaoWJ，etal．OptimizationandanalysisofCCHPsystembasedonenergyloadscouplingofresidentialandofficebuildings[J]．AppliedEnergy，2014，136：206-216．

　　王惠，赵军，安青松，康利改

《不同建筑负荷下分布式能源系统优化与政策激励研究》

上一篇：浅谈房屋建筑工程施工模板技术的应用

下一篇：行为财务与建筑企业营运资金管理:影响机理分析