一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，通过采集水源热泵的各个参数以及运行数据，构建冷水机组系统运行费用模型、燃气锅炉系统运行费用模型和水源热泵系统建设成本及运行费用模型，根据得到的各个模型拟合构建冷热系统联合优化运行模型，并设置建冷热系统联合优化运行边界条件，计算冷热系统联合优化运行模型，得到水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式。本发明专利技术能够指导确定水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式，降低了冷热系统运行费用，减少了二氧化碳排放。排放。排放。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法


[0001]本专利技术属于余热回收
，尤其是一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法。

技术介绍

[0002]化工、芯片、食品等行业通常同时具备冷热需求，其中冷源一般由冷水机组提供，主要用于生产工艺降温、除湿、环境降温等；热源一般由燃气热水锅炉提供，主要用于生产工艺加热、车间供暖、生活热水等，冷热源系统互相独立，造成一定的资源浪费。
[0003]随着余热回收技术的发展，工业企业余热回收利用案例逐渐增多，通过水源热泵技术或者高温热泵技术，将制冷系统中产生的余热利用到供热系统中，可以实现冷热系统的联合优化运行。
[0004]在工程实践过程中，如何确定水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式主要依托工程经验，缺乏有效的量化模型。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，能够降低冷热系统运行费用，减少二氧化碳排放。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0007]一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、采集水源热泵的各个参数以及运行数据；
[0009]步骤2、根据参数以及运行数据构建冷水机组系统运行费用模型；
[0010]步骤3、根据参数以及运行数据构建燃气锅炉系统运行费用模型；
[0011]步骤4、根据参数以及运行数据构建水源热泵系统建设成本及运行费用模型；
[0012]步骤5、根据步骤步骤3至4建立的模型，构建冷热系统联合优化运行模型，并设置建冷热系统联合优化运行边界条件；
[0013]步骤6、求解步骤5中的冷热系统联合优化运行模型，得到水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式。
[0014]而且，所述步骤1中采集的数据包括：各个时段制冷系统制冷功率，制冷系统COP，各个时段冷负荷，各个时段燃气锅炉制热功率，各个时段水源热泵系统制热功率，各个时段热负荷，冷水机组额定功率，燃气锅炉额定功率，水源热泵系统制热额定功率，各个时段具体运行时间，水源热泵单位建设成本和水源热泵系统COP。
[0015]而且，所述步骤2的具体实现方法为：
[0016][0017]其中，C
ZL
为冷水机组运行费用，为第t个时段制冷系统制冷功率；COP
ZL
为制冷系统COP，ΔT为单个运行时段，C
power
为电能单价。
[0018]而且，所述步骤3的具体实现方法为：
[0019][0020]其中，C
ZR
为燃气锅炉运行费用，为第t个时段燃气锅炉制热功率，ΔT为单个运行时段，C
gas
为燃气单价。
[0021]而且，所述步骤4的具体实现方法为：
[0022][0023]其中，C
SY
为水源热泵系统建设成本及运行费用之和，为水源热泵机组额定制热功率，ΔC
SY
为水源热泵单位建设成本，为第t个时段水源热泵系统制热功率；COP
ZL
为水源热泵系统COP，ΔT为单个运行时段，C
power
为电能单价。
[0024]而且，所述步骤5中冷热系统联合优化运行模型为：
[0025]f＝min(C
ZL
+C
ZR
+C
SY
)
[0026]其中，C
ZL
为冷水机组运行费用，C
ZR
为燃气锅炉运行费用，C
SY
为水源热泵系统建设成本及运行费用之和。
[0027]而且，所述步骤5中约束条件包括冷负荷平衡约束、热负荷平衡、冷水机组出力约束、燃气锅炉出力约束和水源热泵出力约束：
[0028]冷负荷平衡：
[0029]热负荷平衡：
[0030]冷水机组出力约束：
[0031]燃气锅炉出力约束：
[0032]水源热泵出力约束：
[0033]其中，为第t个时段制冷系统制冷功率，为第t个时段水源热泵系统制热功率，COP
ZL
为制冷系统COP，为第t个时段冷负荷，为第t个时段燃气锅炉制热功率，第t个时段水源热泵系统制热功率，为第t个时段热负荷，为冷水机组额定功率，为燃气锅炉额定功率，为水源热泵系统制热额定功率。
[0034]而且，所述步骤6的具体实现方法为：使用MATLAB中商业求解器对冷热系统联合优化运行模型进行求解，得到水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式。
[0035]本专利技术的优点和积极效果是：
[0036]本专利技术通过采集水源热泵的各个参数以及运行数据，构建冷水机组系统运行费用模型、燃气锅炉系统运行费用模型和水源热泵系统建设成本及运行费用模型，根据得到的各个模型拟合构建冷热系统联合优化运行模型，并设置建冷热系统联合优化运行边界条件，计算冷热系统联合优化运行模型，得到水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式。本专利技术能够指导确定水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式，降低了冷热系统运行费用，减少了二氧化碳排放。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的运行场景示意图。
具体实施方式
[0038]以下结合附图对本专利技术做进一步详述。
[0039]一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，应用在如图1所示的考虑余热回收的冷热系统中，包括以下步骤：
[0040]步骤1、采集水源热泵的各个参数以及运行数据。
[0041]采集的数据包括：各个时段制冷系统制冷功率，制冷系统COP，各个时段冷负荷，各个时段燃气锅炉制热功率，各个时段水源热泵系统制热功率，各个时段热负荷，冷水机组额定功率，燃气锅炉额定功率，水源热泵系统制热额定功率，各个时段具体运行时间，水源热泵单位建设成本和水源热泵系统COP。
[0042]步骤2、根据参数以及运行数据构建冷水机组系统运行费用模型。
[0043][0044]其中，C
ZL
为冷水机组运行费用，为第t个时段制冷系统制冷功率；COP
ZL
为制冷系统COP，C
power
为电能单价。
[0045]步骤3、根据参数以及运行数据构建燃气锅炉系统运行费用模型。
[0046][0047]其中，C
ZR
为燃气锅炉运行费用，为第t个时段燃气锅炉制热功率，ΔT为单个运行时段，C
gas
为燃气单价。
[0048]步骤4、根据参数以及运行数据构建水源热泵系统建设成本及运行费用模型。
[0049][0050]其中，C
SY
为水源热泵系统建设成本及运行费用之和，为水源热泵机组额定制热功率，ΔC
SY
为水源热泵单位建设成本，为第t个时段水源热泵系统制热功率；COP<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、采集水源热泵的各个参数以及运行数据；步骤2、根据参数以及运行数据构建冷水机组系统运行费用模型；步骤3、根据参数以及运行数据构建燃气锅炉系统运行费用模型；步骤4、根据参数以及运行数据构建水源热泵系统建设成本及运行费用模型；步骤5、根据步骤步骤3至4建立的模型，构建冷热系统联合优化运行模型，并设置建冷热系统联合优化运行边界条件；步骤6、求解步骤5中的冷热系统联合优化运行模型，得到水源热泵的容量配置以及冷热联合优化方式。2.根据权利要求1所述的一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，其特征在于：所述步骤1中采集的数据包括：各个时段制冷系统制冷功率，制冷系统COP，各个时段冷负荷，各个时段燃气锅炉制热功率，各个时段水源热泵系统制热功率，各个时段热负荷，冷水机组额定功率，燃气锅炉额定功率，水源热泵系统制热额定功率，各个时段具体运行时间，水源热泵单位建设成本和水源热泵系统COP。3.根据权利要求1所述的一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，其特征在于：所述步骤2的具体实现方法为：其中，C
ZL
为冷水机组运行费用，P ZtL
为第t个时段制冷系统制冷功率；COP
ZL
为制冷系统COP，ΔT为单个运行时段，C
power
为电能单价。4.根据权利要求1所述的一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，其特征在于：所述步骤3的具体实现方法为：其中，C
ZR
为燃气锅炉运行费用，P ZtR
为第t个时段燃气锅炉制热功率，ΔT为单个运行时段，C
gas
为燃气单价。5.根据权利要求1所述的一种考虑余热回收的工业企业冷热系统联合优化运行方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彬，狄亮良，吴明雷，杨延春，于波，刘裕德，张智达，张凡，隋淑慧，王翠敏，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：