生物质气化三联供系统及其运行经济性的评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种生物质气化三联供系统及其运行经济性的评估方法，包括：生物质气化子系统、生物质发电子系统、热回收子系统、制冷子系统和制热子系统。该方法包括：获取相关信息：获取系统的各子系统相关参数、对应建筑物年度的总电负荷、总热负荷和总冷负荷；步骤2.对不同运行模式模拟计算：利用获取的相关信息，在Matlab软件中用设定好参数的遗传算法以聚类分析方式分别对生物质气化三联供系统的三种运行模式进行经济性运行模拟计算，计算出不同运行模型下生物质气化三联供系统运行的经济性，得出经济性最优的运行模式。该系统能将生物质能源与三联供系统的优势相结合，并能确定经济性最优的运行模式，提升能源利用效率。

Evaluation method of biomass gasification combined supply system and its operation economy

【技术实现步骤摘要】
生物质气化三联供系统及其运行经济性的评估方法
本专利技术涉及气化系统的评估领域，尤其涉及一种生物质气化三联供系统及其运行经济性的评估方法。
技术介绍
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量，这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。在能源方面，生物质燃料是一种可再生能源，例如：木材废料、食品垃圾和工业废物等都属于生物质能源，具有巨大的资源潜力，可以实现连续的燃料供应，能满足于国际上可持续发展的要求。在环境保护方面，生物质是一种环境友好型能源。使用生物质作为燃料是一个碳中和过程，能够缓解全球变暖问题，生物质燃料有极少的酸性，并且少量在空气中排放。将生物质能源气化，是将生物质燃料用于分布式发电的合适方法，可达到扩大生物质利用率的目的。但目前大量生物质能源不能得到有效利用。三联供系统(即冷暖热三联供系统)是一种分布式能源供应系统，可以将发电后的剩余能量分级利用回收，利用此废弃能量同时向建筑物用户提供电力、供暖、制冷和生活热水等需求，三联供系统是一种解决世界现有系统造成的某些能源、经济和环境问题的有效替代方案，它可以达到节约成本、减少一次能源的使用以及降低环境污染的目标。因为生物质能源存在分布不集中的问题，目前的三联供系统消耗的能源一般为煤炭等一次能源，并无法利用生物质能源。因此，如何节约三联供系统一次能源的消耗量，提高生物质能源的利用率，是需要解决的问题。
技术实现思路
基于现有技术所存在的问题，本专利技术的目的是提供一种生物质气化三联供系统及其运行经济性的评估方法，能实现三联供系统充分利用生物质能源，并能确保经济运行。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术实施方式提供一种生物质气化三联供系统，包括：生物质气化子系统、生物质发电子系统、热回收子系统、制冷子系统和制热子系统；其中，所述生物质气化子系统设有生物质原料入口和生物质气出口，所述生物质气出口与所述生物质发电子系统连接；所述生物质发电子系统设有废热输出端和至少两个供电端，所述废热输出端与所述热回收子系统连接，一个所述供电端与制冷子系统电气连接，另一个所述供电端与建筑物的供电电路电气连接；所述热回收子系统分别与所述制热子系统和制冷子系统连接，所述制热子系统的供热端与所述建筑物的供热管网连接，所述制冷子系统的冷量供应端与所述建筑物的供冷管网连接；所述制冷子系统包括：电制冷机组和吸收式制冷机；其中，所述电制冷机组与所述生物质发电子系统的一个供电端电气连接；所述吸收式制冷机与所述热回收子系统连接；所述电制冷机组和吸收式制冷机均设有冷量输出端，两者的冷量输出端并联连接作为该制冷子系统的冷量供应端。本专利技术实施方式还提供一种生物质气化三联供系统运行经济性的评估方法，用于对本专利技术所述的生物质气化三联供系统以热定电、电定热和热电混合三种运行模式的经济性进行评估，包括以下步骤：步骤1.获取相关信息：获取所述生物质气化三联供系统的各子系统相关参数、对应建筑物的年度的总电负荷、总热负荷和总冷负荷；步骤2.对不同运行模式模拟计算：利用所述步骤1获取的相关信息，在Matlab软件中采用设定好参数的遗传算法以聚类分析方式分别对生物质气化三联供系统的三种运行模式进行经济性运行模拟计算，计算出不同运行模型下所述生物质气化三联供系统运行的经济性，得出经济性最优的运行模式；其中，三种运行模式为：以热定电的运行模式、电热混合的运行模式、以电定热的运行模式。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的生物质气化三联供系统及其运行经济性的评估方法，其有益效果为：通过将生物质气化子系统、生物质发电子系统、热回收子系统、制冷子系统和制热子系统有机连接，形成一种能充分利用生物质能源的三联供系统，节约三联供系统一次能源的消耗量，提高生物质能源的利用率。通过基于遗传算法对该系统的三种运行模式进行经济性评估，能预先模拟得出适用于系统的最经济的运行模式，为系统的经济化运行提供准确依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的生物质气化三联供系统的构成示意图；图2为本专利技术实施例提供的经济性评估方法的流程图；图3为本专利技术实施例提供的经济性评估方法的遗传算法及预测流程图；图4为本专利技术实施例提供的经济性评估方法中以热定电运行模式中目标函数的优化过程示意图；图5为本专利技术实施例提供的经济性评估方法中以电定热运行模式中目标函数的优化过程示意图；图6为本专利技术实施例提供的经济性评估方法中热电混合运行模式中目标函数的优化过程示意图；图中标号为：1-生物质气化子系统；11-气化炉；12-净化器；13-生物质气储罐；2-生物质发电子系统；3-热回收子系统；4-制冷子系统；41-电制冷机组；42-吸收式制冷机；5-制热子系统；51-生物质锅炉；52-加热单元。具体实施方式下面结合本专利技术的具体内容，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。如图1所示，本专利技术实施例提供一种生物质气化三联供系统，包括：生物质气化子系统、生物质发电子系统、热回收子系统、制冷子系统和制热子系统其中，所述生物质气化子系统设有生物质原料入口和生物质气出口，所述生物质气出口与所述生物质发电子系统连接；所述生物质发电子系统设有废热输出端和至少两个供电端，所述废热输出端与所述热回收子系统连接，一个所述供电端与制冷子系统电气连接，另一个所述供电端与建筑物的供电电路电气连接；所述热回收子系统分别与所述制热子系统和制冷子系统连接，所述制热子系统的供热端与所述建筑物的供热管网连接，所述制冷子系统的冷量供应端与所述建筑物的供冷管网连接；所述制冷子系统包括：电制冷机组和吸收式制冷机；其中，所述电制冷机组与所述生物质发电子系统的一个供电端电气连接；所述吸收式制冷机与所述热回收子系统连接；所述电制冷机组和吸收式制冷机均设有冷量输出端，两者的冷量输出端并联连接作为该制冷子系统的冷量供应端。上述系统中，生物质气化子系统包括：顺次连接的气化炉、净化器和生物质气储罐；其中，所述气化炉设置所述生物质原料入口；所述生物质气储罐设置所述生物质气出口。上述系统中，制热子系统包括：加热单元和生物质锅炉；其中，所述加热单元设有第一供热端，所述第一供热端分别与所述制热子系统和制冷子系统连接；所述生物质锅炉设有生物质原料加入口和第二供热端，所述第二供热端分别与所述制热子系统和制冷子系统连接。参见图2、3，本专利技术实施例还提供一种生物质气化三联供系统运行经济性的评估方法，用于对上述的生物质气化三联供系统以热定电、电定热和热电混合三种运行模式的经济性进行评估，包括以下步骤：步骤1.获取相关信息：获取所述生物质气化三联供系统的各子系统相关参数、对应建筑物的年度的总电负荷、总热负荷和总冷负荷；步骤2.对不同运行模式模拟计算：利用所述步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质气化三联供系统，其特征在于，包括：生物质气化子系统、生物质发电子系统、热回收子系统、制冷子系统和制热子系统；其中，所述生物质气化子系统设有生物质原料入口和生物质气出口，所述生物质气出口与所述生物质发电子系统连接；所述生物质发电子系统设有废热输出端和至少两个供电端，所述废热输出端与所述热回收子系统连接，一个所述供电端与制冷子系统电气连接，另一个所述供电端与建筑物的供电电路电气连接；所述热回收子系统分别与所述制热子系统和制冷子系统连接，所述制热子系统的供热端与所述建筑物的供热管网连接，所述制冷子系统的冷量供应端与所述建筑物的供冷管网连接；所述制冷子系统包括：电制冷机组和吸收式制冷机；其中，所述电制冷机组与所述生物质发电子系统的一个供电端电气连接；所述吸收式制冷机与所述热回收子系统连接；所述电制冷机组和吸收式制冷机均设有冷量输出端，两者的冷量输出端并联连接作为该制冷子系统的冷量供应端。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化三联供系统，其特征在于，包括：生物质气化子系统、生物质发电子系统、热回收子系统、制冷子系统和制热子系统；其中，所述生物质气化子系统设有生物质原料入口和生物质气出口，所述生物质气出口与所述生物质发电子系统连接；所述生物质发电子系统设有废热输出端和至少两个供电端，所述废热输出端与所述热回收子系统连接，一个所述供电端与制冷子系统电气连接，另一个所述供电端与建筑物的供电电路电气连接；所述热回收子系统分别与所述制热子系统和制冷子系统连接，所述制热子系统的供热端与所述建筑物的供热管网连接，所述制冷子系统的冷量供应端与所述建筑物的供冷管网连接；所述制冷子系统包括：电制冷机组和吸收式制冷机；其中，所述电制冷机组与所述生物质发电子系统的一个供电端电气连接；所述吸收式制冷机与所述热回收子系统连接；所述电制冷机组和吸收式制冷机均设有冷量输出端，两者的冷量输出端并联连接作为该制冷子系统的冷量供应端。2.根据权利要求1所述的生物质气化三联供系统，其特征在于，所述生物质气化子系统包括：顺次连接的气化炉、净化器和生物质气储罐；其中，所述气化炉设置所述生物质原料入口；所述生物质气储罐设置所述生物质气出口。3.根据权利要求1或2所述的生物质气化三联供系统，其特征在于，所述制热子系统包括：加热单元和生物质锅炉；其中，所述加热单元设有第一供热端，所述第一供热端分别与所述制热子系统和制冷子系统连接；所述生物质锅炉设有生物质原料加入口和第二供热端，所述第二供热端分别与所述制热子系统和制冷子系统连接。4.一种生物质气化三联供系统运行经济性的评估方法，其特征在于，用于对所述权利要求1至3任一项所述的生物质气化三联供系统以热定电、电定热和热电混合三种运行模式的经济性进行评估，包括以下步骤：步骤1.获取相关信息：获取所述生物质气化三联供系统的各子系统相关参数、对应建筑物的年度的总电负荷、总热负荷和总冷负荷；步骤2.对不同运行模式模拟计算：利用所述步骤1获取的相关信息，在Matlab软件中采用设定好参数的遗传算法以聚类分析方式分别对生物质气化三联供系统的三种运行模式进行经济性运行模拟计算，计算出不同运行模型下所述生物质气化三联供系统的运行经济性，得出经济性最优的运行模式；其中，三种运行模式为：以热定电的运行模式、电热混合的运行模式、以电定热的运行模式。5.根据权利要求4所述的生物质气化三联供系统运行经济性的评估方法，其特征在于，所述方法中，设定的遗传算法参数为：种群数量为：200；群体规模为：50；基因长度为：10；交叉概率为：0.05；变异概率为：0.8；所述生物质气化三联供系统的电制冷提供的冷负荷占建筑物的总冷负荷的比例系数λ的寻优范围为[0,1]。6.根据权利要求5所述的生物质气化三联供系统运行经济性的评估方法，其特征在于，所述的遗传算法中，初始种群的产生方式为：通过随机的形式产生50个初始个体，即可行解的50个λ参数可疑解，且每个个体拥有1个染色体，每个染色体携带1个基因，每个基因编码长度为L，L采用二进制编码；解码方式为：将个体的数值由二进制转换为十进制。7.根据权利要求4至6任一项所述的生物质气化三联供系统运行经济性的评估方法，其特征在于，所述方法中，用设定好参数的遗传算法分别对生物质气化三联供系统的以热定电的运行模式进行经济性运行模拟包括：步骤A1.所述以热定电的运行模式中，回收的热量Qreg的计算公式为：上式(1)中，Qreg为生物质发电子系统排出的废热量，单位为kW；Qh为建筑物的总热负荷，单位为kW；Qc为建筑物的总冷负荷，单位为kW；ηhu为制热子系统的效率，单位为％；ηab为制冷子系统的吸收式制冷机的效率，单位为％；λ为制冷子系统的电制冷机组提供的冷负荷占建筑物的总冷负荷的比例，％；步骤A2.所述生物质气化三联供系统的生物质消耗量BBGBCCHP计算公式为：上式(2)中，BBGBCCHP为生物质气化三联供系统所需的生物质量，单位为kg/s；ηga为生物质气化子系统的效率，单位为％；ηpgu为生物质发电子系统的效率，单位为％；Hb为生物质原料的低位热值，单位为kJ/kg；步骤A3.所述以热定电的运行模式中，若生物质发电子系统产电量小于建筑物的总电负荷与制冷子系统的电制冷机组所需电量之和，补充的电量从城市电网购买；若生物质发电子系统产电量大于建筑物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：介鹏飞，从润林，焉富春，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11