一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法技术方案

本发明专利技术涉及一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，该方法包括如下步骤：(1)划分分析时段；(2)确定装机总容量，将供能对象负荷划分为多个负荷区间；(3)基于全年逐时冷热负荷，统计冷、热负荷在各时段各个负荷区间内的小时数；(4)分别获取冷热电联产及热泵单位供能收益；(5)确定冷热电联产和热泵年等效满负荷供能小时数；(6)计算冷热电联产在不同装机容量的净现值，按照冷热电联产和热泵装机容量之和等于装机总容量，计算冷热电联产在不同装机容量下热泵相应的装机容量和净现值；(7)选择总净现值最大者确定冷热电联产和热泵的装机容量。与现有技术相比，本发明专利技术优化配置方法提高整个系统的经济性。

An optimal allocation method of distributed heat and heat combined system and heat pump combination system

To optimize the configuration of the present invention relates to a method of distributed CCHP system and heat pump combination, the method comprises the following steps: (1) divide the analysis period; (2) to determine the total installed capacity of the energy supply, the load is divided into multiple load interval; (3) the hourly cooling load based on hour statistics cold and hot load in each period of each load interval number; (4) to obtain cold cogeneration and heat pump unit for return; (5) to determine the cooling and heat pump Cogeneration in equivalent full load for the number of hours; (6) calculation of CCHP in NPV with installed capacity. In accordance with the cold cogeneration and heat pump installed capacity equals the total installed capacity, calculation of CCHP in different installed capacity of heat pump under the corresponding installed capacity and net present value; (7) the total net present value to determine the installed capacity of cogeneration and heat pump The amount of. Compared with the existing technology, the optimal configuration method of the invention improves the economy of the whole system.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法
本专利技术涉及一种供冷供热系统的配置方法，尤其是涉及一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法。
技术介绍
冷热电联产(CCHP)和热泵(HP)相结合的供冷供热系统是建筑领域中最为典型的分布式供能系统。常见的有CCHP和水源热泵(包括冷却塔的冷却水)、土壤源热泵及空气源热泵等组合在一起，为建筑供冷、供热以满足建筑采暖、制冷需求。2013年，殷平在《冷热电三联供系统研究(2):冷热电三联供系统是否应该“以热定电”》探讨了冷热电三联供系统容量配置方法，比较了以热定电和以电定热方法的适用性，指出由于情况复杂，当前广泛采用的以热定电并非是燃气CCHP系统中首选的设计方法。2016年，侯晓勇等在《楼宇型天然气冷热电联产系统经济性分析》分析了楼宇型CCHP的经济性，指出单纯依靠CCHP满足楼宇供冷、供热需求，在当前能源价格机制下不具有经济性。2016年，曾蓉在《冷热电三联产系统及其与地源热泵耦合系统的优化研究》中，利用遗传算法对地源热泵和CCHP耦合系统进行了建模优化。CCHP在电价较高时供能成本低于热泵，但是其初投资远大于热泵系统，在设备利用小时数较低时经济性较差。如何发挥CCHP和HP的互补优势，优化二者的配置容量，对于提高供能的经济性具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，该方法包括如下步骤：(1)根据能源价格分时机制划分分析的时段；(2)确定供能对象最大负荷并作为装机总容量，将供能对象负荷划分为多个负荷区间；(3)基于全年逐时冷热负荷，统计冷、热负荷在各时段各个负荷区间内的小时数；(4)分别获取冷热电联产及热泵单位供能收益；(5)对于每个负荷区间，根据该负荷区间的最低负荷值计算按照最低负荷值装机，在不同时段按照优先保证单位供能收益较高的设备开机运行的原则确定冷热电联产和热泵年等效满负荷供能小时数；(6)计算冷热电联产在不同装机容量的净现值，按照冷热电联产和热泵装机容量之和等于装机总容量，计算冷热电联产在不同装机容量下热泵相应的装机容量和净现值；(7)选择总净现值最大者确定冷热电联产和热泵的装机容量。步骤(4)中具体为：在不同的时段，根据购买电力和燃气的价格分别获取冷热电联产供冷单位供能收益、冷热电联产供热单位供能收益、热泵供冷单位供能收益以及热泵供热单位供能收益。步骤(5)年等效满负荷供能小时数包括每年中每个时段满负荷供冷小时数以及每个时段满负荷供热小时数。对于任意负荷区间(Di，Di+1)每年中每个时段满负荷供冷小时数或每个时段满负荷供热小时数通过下式获得：其中，Di和Di+1为负荷区间负荷值的端值，ti表示负荷区间(Di，Di+1)中待计算的时段中全年冷负荷时长，P为待计算年等效满负荷供能小时数的设备的装机容量，P′为另一供能设备在该时段内承担的供能负荷，t′i为另一供能设备在该时段内供能小时数。冷热电联产单位供能容量下净现值通过下式获得：npvTG表示冷热电联产在一个寿命周期内单位供能容量下净现值，j表示寿命周期中第j年，n表示一个寿命周期总年数，Ce为购售电价格，Ch为售热价格，Cc为售冷价格，Cf为燃气价格，ηCHP,e为冷热电联产发电效率，th为冷热电联产年供热时长，tc为冷热电联产年供冷时长，CTG为冷热电联产单位装机成本，C′TG为冷热电联产单位装机的年均维护费用，k为贴现率。热泵单位供能容量下净现值通过下式获得：其中，npvWHP表示热泵在一个寿命周期内单位供能容量下净现值，j表示寿命周期中第j年，n表示一个寿命周期总年数，Ce为购售电价格，Ch为售热价格，Cc为售冷价格，th为热泵年供热时长，tc为热泵年供冷时长，CWHP为热泵单位装机成本，C′WHP为热泵单位装机的年均维护费用，k为贴现率，COPWHP和EERWHP为系数。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术从冷热电联产及热泵可能的年等效满负荷供能小时数出发，按照经济性最优的目标，优化热泵设备和热电联产设备的容量配置，通过提高初投资较高的设备的年利用率，相应的减少初投资较低的设备的年利用率，提高整个系统的经济性。附图说明图1为本专利技术分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法的流程框图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例如图1所示，一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，该方法包括如下步骤：(1)根据能源价格分时机制划分分析的时段；(2)确定供能对象最大负荷并作为装机总容量，将供能对象负荷划分为多个负荷区间；(3)基于全年逐时冷热负荷，统计冷、热负荷在各时段各个负荷区间内的小时数；(4)分别获取冷热电联产及热泵单位供能收益；(5)对于每个负荷区间，根据该负荷区间的最低负荷值计算按照最低负荷值装机，在不同时段按照优先保证单位供能收益较高的设备开机运行的原则确定冷热电联产和热泵年等效满负荷供能小时数；(6)计算冷热电联产在不同装机容量的净现值，按照冷热电联产和热泵装机容量之和等于装机总容量，计算冷热电联产在不同装机容量下热泵相应的装机容量和净现值；(7)选择总净现值最大者确定冷热电联产和热泵的装机容量。步骤(4)中具体为：在不同的时段，根据购买电力和燃气的价格分别获取冷热电联产供冷单位供能收益、冷热电联产供热单位供能收益、热泵供冷单位供能收益以及热泵供热单位供能收益。步骤(5)年等效满负荷供能小时数包括每年中每个时段满负荷供冷小时数以及每个时段满负荷供热小时数。对于任意负荷区间(Di，Di+1)每年中每个时段满负荷供冷小时数或每个时段满负荷供热小时数通过下式获得：其中，Di和Di+1为负荷区间负荷值的端值，ti表示负荷区间(Di，Di+1)中待计算的时段中全年冷负荷时长，P为待计算年等效满负荷供能小时数的设备的装机容量，P′为另一供能设备在该时段内承担的供能负荷，t′i为另一供能设备在该时段内供能小时数。冷热电联产单位供能容量下净现值通过下式获得：npvTG表示冷热电联产在一个寿命周期内单位供能容量下净现值，j表示寿命周期中第j年，n表示一个寿命周期总年数，Ce为购售电价格，Ch为售热价格，Cc为售冷价格，Cf为燃气价格，ηCHP,e为冷热电联产发电效率，th为冷热电联产年供热时长，tc为冷热电联产年供冷时长，CTG为冷热电联产单位装机成本，C′TG为冷热电联产单位装机的年均维护费用，k为贴现率，上式中，假设在寿命周期n年中，每一年的购售电价格Ce、售热价格Ch、售冷价格Cc、燃气价格Cf、冷热电联产发电效率ηCHP,e、冷热电联产年供热时长th和冷热电联产年供冷时长tc均相等，当然在实际应用上，上述参数每一年都可能不相同，因此求和公式中每一项子上的计算按每年实际值为准。热泵单位供能容量下净现值通过下式获得：其中，npvWHP表示热泵在一个寿命周期内单位供能容量下净现值，j表示寿命周期中第j年，n表示一个寿命周期总年数，Ce为购售电价格，Ch为售热价格，Cc为售冷价格，th为热泵年供热时长，tc为热泵年供冷时长，CWHP为热泵单位装机成本，C′WHP为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)根据能源价格分时机制划分分析的时段；(2)确定供能对象最大负荷并作为装机总容量，将供能对象负荷划分为多个负荷区间；(3)基于全年逐时冷热负荷，统计冷、热负荷在各时段各个负荷区间内的小时数；(4)分别获取冷热电联产及热泵单位供能收益；(5)对于每个负荷区间，根据该负荷区间的最低负荷值计算按照最低负荷值装机，在不同时段按照优先保证单位供能收益较高的设备开机运行的原则确定冷热电联产和热泵年等效满负荷供能小时数；(6)计算冷热电联产在不同装机容量的净现值，按照冷热电联产和热泵装机容量之和等于装机总容量，计算冷热电联产在不同装机容量下热泵相应的装机容量和净现值；(7)选择总净现值最大者确定冷热电联产和热泵的装机容量。

【技术特征摘要】
1.一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)根据能源价格分时机制划分分析的时段；(2)确定供能对象最大负荷并作为装机总容量，将供能对象负荷划分为多个负荷区间；(3)基于全年逐时冷热负荷，统计冷、热负荷在各时段各个负荷区间内的小时数；(4)分别获取冷热电联产及热泵单位供能收益；(5)对于每个负荷区间，根据该负荷区间的最低负荷值计算按照最低负荷值装机，在不同时段按照优先保证单位供能收益较高的设备开机运行的原则确定冷热电联产和热泵年等效满负荷供能小时数；(6)计算冷热电联产在不同装机容量的净现值，按照冷热电联产和热泵装机容量之和等于装机总容量，计算冷热电联产在不同装机容量下热泵相应的装机容量和净现值；(7)选择总净现值最大者确定冷热电联产和热泵的装机容量。2.根据权利要求1所述的一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，其特征在于，步骤(4)中具体为：在不同的时段，根据购买电力和燃气的价格分别获取冷热电联产供冷单位供能收益、冷热电联产供热单位供能收益、热泵供冷单位供能收益以及热泵供热单位供能收益。3.根据权利要求1所述的一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，其特征在于，步骤(5)年等效满负荷供能小时数包括每年中每个时段满负荷供冷小时数以及每个时段满负荷供热小时数。4.根据权利要求3所述的一种分布式冷热电联产及热泵组合系统的优化配置方法，其特征在于，对于任意负荷区间(Di，Di+1)每年中每个时段满负荷供冷小时数或每个时段满负荷供热小时数通过下式获得：其中，Di和Di+1为负荷区间负荷值的端值，ti表示负荷区间(Di，Di+1)中待计算的时段中全年冷负荷时长，P为待计算年等效满...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄子硕，于航，彭震伟，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31