基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法。所述方法可结合建立的设备样本库，构建各类典型设备的热力学特性模型。在已知建筑全年逐时冷、热负荷信息，并指定相应经济技术指标后，所述方法考虑了全年逐时负荷下的系统运行策略和约束条件，以一定年限内的方案总费用最小作为目标函数，自动实现区域能源系统的配置优化。相较现有技术，本发明专利技术实现了在全年运行工况下，对具体型号的能源设备进行优化选型和组合，构建多元、高效、可持续的区域能源系统方案，具有显著的经济与环境效益。著的经济与环境效益。著的经济与环境效益。

【技术实现步骤摘要】
基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法


[0001]本专利技术属于建筑区域能源系统规划领域，涉及一种基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法。

技术介绍

[0002]随着世界经济的高速发展，人民的生活水平不断提高，对能源的需求和消耗量也持续攀升。面对日益严重的化石能源短缺和全球气候变暖问题，如何提高能源利用的效率已逐渐成为各行业关注的重点。对于建筑行业，区域能源系统可通过优化集成城市建筑群的能源体系，实现可再生和低品位冷热源的提质增效，在满足建筑终端冷、热负荷需求，改善人居环境的同时，降低能源消耗，具有高效、环保、经济、安全等优点。
[0003]推广区域能源系统对建筑节能减排的意义重大，但其在工程领域仍面临着一些技术理论与应用实践的难题。问题主要集中在系统的规划与设计阶段，由于区域能源站的建设投资总量大，设计方案一经确定，能源站将会投产并运营相当长一段时间，越早期的方案决策对区域能源系统的综合效率提升越有效。然而，区域能源系统包含的设备类型众多，供能方式复杂，同样的建筑冷、热负荷需求可以有多种满足的供能组合形式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1：构建能源系统典型设备样本库；步骤S2：输入系统配置优化所需的基本信息；步骤S3：设备选型、组合并形成系统配置方案；步骤S4：建立设备热力学特性模型，计算系统全年运行能耗；步骤S5：计算运行年限总费用，进行配置方案全局寻优。2.根据权利要求1所述的基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法，其特征在于，所述设备样本库涵盖的设备典型模型有冷热源设备和输配设备；所述冷热源设备有常规电制冷冷水机组、冷却塔、燃气锅炉、水源热泵、地源热泵、空气源热泵、直燃型溴化锂吸收式热泵机组、冷却塔；所述输配设备有变频水泵。3.根据权利要求1所述的基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法，其特征在于，构建的设备样本库包含各类设备的技术参数和经济参数，并保留设备参数输入接口，在部分信息内置的基础上亦可根据实际项目需求进行自定义扩充。4.根据权利要求1所述的基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法，其特征在于，常规电制冷冷水机组模型参数有设备名称、额定制冷量、额定功率、CAPFT性能曲线系数、EIRFT性能曲线系数、EIRFPLR性能曲线系数、出水温度和单位容量初投资；冷却塔模型参数有设备名称、冷却水流量、风机额定功率、冷却塔压降、设计工况进水温度、设计工况出水温度和单位冷却水量初投资；燃气锅炉模型参数有设备名称、额定制热量、制热效率和单位容量初投资；空气源热泵、水源热泵和地源热泵机组模型参数有设备名称、额定制冷量、制冷额定功率、制冷CAPFT性能曲线系数、制冷EIRFT性能曲线系数、制冷EIRFPLR性能曲线系数、制冷出水温度、制冷额定制热量、制热额定功率、制热CAPFT性能曲线系数、制热EIRFT性能曲线系数、制热EIRFPLR性能曲线系数、制热出水温度和单位容量初投资；直燃型溴化锂吸收式热泵机组模型参数有设备名称、额定制冷量、制冷效率、额定制热量、制热效率、冷却水流量和单位容量初投资；变频水泵模型参数有设备名称、额定水量、额定扬程、额定转速、额定效率、“效率
‑
转速”变频性能曲线系数和单位水量初投资。5.根据权利要求1所述的基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法，其特征在于，作为优化方法的实施基础，输入信息包含设计需求(所需设备类型、设计扬程、预期台数、优化目标)、负荷信息(全年逐时负荷数据、用户接入率)、气象信息(全年逐时室外干球温度、湿球温度、土壤温度和水源温度)和经济信息(能源价格、银行利率)。6.根据权利要求1所述的基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法，其特征在于，基于设计需求信息，可从设备样本库中筛选合适型号的冷热源设备，根据预期台数进行可重复的排列组合，形成详尽的系统配置方案；同时可结合设计扬程和冷热源设备的设计水量对输配系统的变频水泵进行选型。7.根据权利要求1所述的基于设备热力学特性模型的建筑区域能源系统配置优化方法，其特征在于，常规电制冷冷水机组模型采用DOE
‑
2模型，使用三条性能曲线CAPFT(制冷量关于温度的曲线)，EIRFT(EIR关于温度的曲线)和EIRFPLR(EIR关于部分负荷率PLR的曲线)表征机组性能，
EIRFPLR＝a3+b3PLR+c3PLR2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7
‑
3)T
wo
：冷冻水离开冷机的温度(℃)，T
ci
：冷却水进入冷机的温度(℃)，PLR：冷水机组部分负荷率(％)，常规电制冷冷水机组在部分负荷情况下的运行能耗有下式计算，P＝P
ref
×
CAPFT(T
wo
,T
ci
)
×
EIRFT(T
wo
,T
ci
)
×
EIRFPLR(Q
evap
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7
‑
4)P
ref
：冷水机组的额定功率(kW)，Q
evap
：冷水机组实际制冷量(kW)；冷却塔模型的运行能耗有下式计算，P
fan
＝FanRatio
·
P
fan,ref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7
‑
5)P
fan,ref
：冷却塔风机的额定功率(kW)，FanRatio：冷却塔的风机开启率；变频工况下，冷却塔的风机开启率FanRatio用下式计算，T
set
：某一时间步长下的设定出水温度(℃)，T
off
：额定工况，风机关闭时的出水温度(℃)，T
on
：额定工况，风机开启时的出水温度(℃)；燃气锅炉的热力学特性模型表达式如下，P
GB
：燃气锅炉消耗的燃料量(kW)，Q
H
：燃气锅炉的输出制热量(kW)，η
GB
：燃气锅炉的制热效率(％)；空气源热泵机组模型同样采用DOE
‑
2模型，使用三条性能曲线表征机组热力学性能，区分热泵机组制冷工况和制热工况进行定义，分热泵机组制冷工况和制热工况进行定义，EIRFPLR＝a3+b3PLR+c3PLR2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7
‑
10)T
wo
：制冷时冷冻水离开热泵的温度(℃)，制热时热水离开热泵的温度(℃)，T
ci
：制冷时机组的冷凝温度(℃)，制热时机组的蒸发温度(℃)，PLR：空气源热泵机组的部分负荷率(％)；空气源热泵机组在部分负荷情况下的运行能耗有下式计算，P＝P
ref
×
CAPFT(T
wo
,T
ci
)
×
EIRFT(T
wo
,T
ci
)
×
EIRFPLR(Q
evap
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7
‑
11)P
ref
：空气源热泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李威葳，
申请(专利权)人：北京金茂绿建科技有限公司，
类型：发明
国别省市：