一种新型回收化工废热的能源系统及其调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新型回收化工废热的能源系统及其调度方法，包括余热回收模块，余热回收模块包括微燃机，余热锅炉，隔离清污机组，集热水箱，热泵和余热转换装置，余热转换装置包括换热器和制冷机；微燃机吸收天然气产生电负荷和烟气，余热锅炉对微燃机产生的烟气进行回收存储，将多余的烟气传送至换热器，集热水箱吸收太阳能，当水温达到预设的温度时，将集热水箱中的水传送至换热器，隔离清污机组对化工废水进行隔离和清污后送至热泵，热泵将处理后的化工废水传送至换热器；换热器根据收到的余热产生热负荷，同时换热器将多余的余热传送至制冷机产生冷负荷。本发明专利技术充分提高了系统的余热回收效率，并能够供应出化工厂需求的热负荷和冷负荷。荷和冷负荷。荷和冷负荷。

【技术实现步骤摘要】
一种新型回收化工废热的能源系统及其调度方法


[0001]本专利技术属于节能环保领域。

技术介绍

[0002]在争相追捧清洁能源的大背景下，化石能源正在一步一步被代替，这也是一次性能源日渐枯竭的结果引导。往后的时代潮流，风力、太阳能、水能等可再生能源会逐步加重在能源领域的地位。
[0003]以此，各种利用清洁能源的能源系统被人们设计出来并投入使用。而冷热电联产系统作为分布式能源系统领域的重要组成部分，其占地面积小、安全稳定性高等特点被人们逐渐接受，并广泛使用。
[0004]冷热电联产系统作为一种分布式供电系统，其优点也是很鲜明的。由于其占地面积不大，可以灵活的选取建设地址。并且该系统可以独立进行发电，故安全性能高，在短暂断电或者电网波动的情况下，也可以进行自主持续供电。最后，也是冷热电联产系统最突出的特点，会在系统运行中产生冷、热、电三种负荷，可以进行多功能能量供应，满足用户端的多负荷需求。一般冷热电联产系统的综合能源利用率也较高，可以达到70％左右。
[0005]与冷热电联产系统相对的，就是目前采用的集中式供电系统，即以发电厂为中心，进行远距离电力传输的系统。集中式发电系统现在还是采用化石燃料作为主要资源，虽然在排放气体方面进行处理，对环境影响也大大降低，但是该系统在能源利用率低这一问题不可忽视。一般发电厂能源利用率仅有20％左右，大部分能量都以烟气的形式排放出去，这些排放气体还增加了环境的负担。能源利用率低下，况且化石燃料资源匮乏，在未来百年时间内，很有可能走向枯竭。
[0006]因此，冷热电联产系统值得去广泛推出。但是该系统依旧有着不足之处。它对于余热回收部分不够充分，传统冷热电系统仅仅依靠余热锅炉来吸收和利用烟气，回收效果不够充分。其次，并不能将多余负荷进行储存。最后，系统仅仅包含天然气和电网作为能源输入，不够考虑多样化。所以，目前急需一款多热源，多能源输入，能够满足化工厂供能需求，高效回收余热并包含储能功能的新型冷热电联产系统。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种新型回收化工废热的能源系统及其调度方法。
[0008]技术方案：本专利技术提供了一种新型回收化工废热的能源系统，包括余热回收模块和余热转换装置，所述余热回收模块包括微燃机，余热锅炉，隔离清污机组，集热水箱和热泵，所述余热转换装置包括换热器和制冷机；
[0009]所述微燃机吸收天然气产生电负荷和烟气，所述余热锅炉对微燃机产生的烟气进行余热回收，产生热水供用户使用，并将多余的烟气传送至换热器，所述集热水箱吸收太阳能，对太阳能热量进行存储，当集热水箱中水的温度达到预设的温度时，将集热水箱中的水
传送至换热器，所述隔离清污机组对化工废水进行隔离和清污，并将隔离清污后的化工废水传送至热泵，所述热泵对化工废水进行处理，并将处理后的化工废水传送至换热器；所述换热器根据收到的烟气，水和化工废水产生热负荷，当产生热负荷后还存在多余的烟气，水和化工废水时，则换热器将多余的烟气，水和化工废水传送至制冷机，所述制冷机产生冷负荷。
[0010]进一步的，该系统还包括储冷罐和固态蓄热式电锅炉；当热负荷和冷负荷在利用后仍然存在多余时，所述储冷罐保存多余的冷负荷，所述固态蓄热式电锅炉保存多余的热负荷。
[0011]进一步的，所述储冷罐为水蓄冷储冷罐。
[0012]进一步的，该系统还包括风力发电机和全钒液流电池；当微燃机吸收天然气产生的电负荷或者风力发电机产生的电负荷在利用后仍然存在多余时，所述全钒液流电池对多余的电负荷进行存储。
[0013]进一步的，所述制冷机为烟气热水型溴化锂制冷机。
[0014]一种新型回收化工废热的能源系统的调度方法，具体包括如下步骤：
[0015]步骤A：将热泵、余热锅炉和换热器的出力数据的一种组合作为一个个体，采集一段时间内的若干个个体，构成种群；
[0016]步骤B：基于步骤A构成的种群采用混沌策略产生初始种群，并采用混沌搜索策略与鲸鱼算法寻优相结合的方式得到热泵、余热锅炉和换热器的最优出力结果。
[0017]进一步的，所述步骤B具体为：
[0018]步骤1：采用Tent混沌映射生成混沌序列，将混沌序列映射到解空间，得到种群X；计算种群X的反向种群OX；将种群X和反向种群OX合并，得到新的种群，计算新的种群中每个个体的适应度，并按照降序进行排序，将前N个个体作为初始种群；
[0019]步骤2：计算每个个体的适应度值，比较得到当前迭代计算时的最优个体X
gbest
，并利用混沌搜索更新最优个体得到X
′
gbest
，计算X
gbest
和X
′
gbest
的适应度值并进行比较，若X
′
gbest
的适应度值大于X
gbest
，则将X
′
gbest
作为最优个体，并记录X
′
gbest
的位置；否则最优个体位置仍为X
gbest
；
[0020]步骤3：在0到1之间产生随机数p，若是p＜0.5，则转步骤4；若p≥0.5，则根据改进后的权重因子关系式对每个个体进行位置更新，得到更新后的个体，从而得到更新后的种群，并转步骤7，所述更新后的个体为：
[0021]X
i
(t+1)＝ω(t)*x
*
(t)
‑
A*D
i
[0022]其中ω(t)＝e
‑
(5t/Max_iter)^1.5
，Max_iter为最大迭代次数，X
i
(t+1)表示更新后的第i个个体的位置，x
*
(t)为目标位置，D
i
为目标位置与更新前第i个个体的位置之间的距离，t为当前迭代次数，A为系数向量；
[0023]步骤4：对鲸鱼算法的收敛因子a进行非线性化，如果|a|＜1，则转步骤5，否则转步骤6；采用如果下公式对a进行非线性化：
[0024]a＝2
‑
2*arctan((t/Max_iter)^0.5)
[0025]步骤5：采用如下公式对每个个体进行位置更新，得到更新后的个体，从而得到更新后的种群，并转步骤7：
[0026]X
i
(t+1)＝D
i
*e
b*l
cos(2πl)+(1+π(t))*x
*
(t)
[0027]其中，b为常数，l为[
‑
1，1]范围内的随机数；
[0028]步骤6：采用如下公式对每个个体进行位置更新，得到更新后的个体，从而得到更新后的种群，并转步骤7：
[0029]X
i
(t+1)＝x
rand
‑
A*D
i
[0030]其中x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型回收化工废热的能源系统，其特征在于，包括余热回收模块和余热转换装置，所述余热回收模块包括微燃机，余热锅炉，隔离清污机组，集热水箱和热泵，所述余热转换装置包括换热器和制冷机；所述微燃机吸收天然气产生电负荷和烟气，所述余热锅炉对微燃机产生的烟气进行余热回收，产生热水供用户使用，并将多余的烟气传送至换热器，所述集热水箱吸收太阳能，对太阳能热量进行存储，当集热水箱中水的温度达到预设的温度时，将集热水箱中的水传送至换热器，所述隔离清污机组对化工废水进行隔离和清污，并将隔离清污后的化工废水传送至热泵，所述热泵对化工废水进行处理，并将处理后的化工废水传送至换热器；所述换热器根据收到的烟气，水和化工废水产生热负荷，当产生热负荷后还存在多余的烟气，水和化工废水时，则换热器将多余的烟气，水和化工废水传送至制冷机，所述制冷机产生冷负荷。2.根据权利要求1所述的一种新型回收化工废热的能源系统，其特征在于，该系统还包括储冷罐和固态蓄热式电锅炉；当热负荷和冷负荷在利用后仍然存在多余时，所述储冷罐保存多余的冷负荷，所述固态蓄热式电锅炉保存多余的热负荷。3.根据权利要求2所述的一种新型回收化工废热的能源系统，其特征在于，所述储冷罐为水蓄冷储冷罐。4.根据权利要求1所述的一种新型回收化工废热的能源系统，其特征在于，该系统还包括风力发电机和全钒液流电池；当微燃机吸收天然气产生的电负荷或者风力发电机产生的电负荷在利用后仍然存在多余时，所述全钒液流电池对多余的电负荷进行存储。5.根据权利要求1所述的一种新型回收化工废热的能源系统，其特征在于，所述制冷机为烟气热水型溴化锂制冷机。6.一种新型回收化工废热的能源系统的调度方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤A：将热泵、余热锅炉和换热器的出力数据的一种组合作为一个个体，采集一段时间内的若干个个体，构成种群；步骤B：基于步骤A构成的种群采用混沌策略产生初始种群，并采用混沌搜索策略与鲸鱼算法寻优相结合的方式得到热泵、余热锅炉和换热器的最优出力结果。7.根据权利要求6所述的一种新型回收化工废热的能源系统的调度方法，其特征在于，所述步骤B具体为：步骤1：采用Tent混沌映射生成混沌序列，将混沌序列映射到解空间，得到种群X；计算种群X的反向种群OX；将种群X和反向种群OX合并，得到新的种群，计算新的种群中每个个体的适应度，并按照降序进行排序，将前N个个体作为初始种群；步骤2：计算每个个体的适应度值，比较得到当前迭代计算时的最优个体X
gbest
，并利用混沌搜索更新最优个体得到X
′
gbes
t，计算Xgbest和X
′
gbest
的适应度值并进行比较，若X
...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦泾鑫，纪捷，王夫诚，张佳钰，朱跃伍，苏姣月，郭仁威，汤健康，周孟雄，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：