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基于负荷预测的多元能源供给与能耗监测系统

作　者: 王墨南
导　师: 于立军
学　校: 上海交通大学
专　业: 热能工程
关键词: 分布式供能系统地源热泵太阳能系统能耗监控绿色建筑
分类号: TK012
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着我国经济的快速增长,能源消耗总量的不断攀升,能源环境压力日益突出。过去实践证明,传统的高投入、高消耗、高排放、低效率的粗放型增长方式难以为继,必须尽快加以扭转。建筑是城市中的基本场所,也是大量消耗能源资源的重要环节。我国建筑耗能的数字非常惊人:在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的20%。根据发达国家的发展经验,这一比例将逐步提高35%左右,建筑能耗极有可能在不远的将来成为我国第一耗能大户。本文讨论了各种新能源与传统能源相结合的供能方式,此供能方式不但利用了像太阳能、地热能这样的新能源,还加大了余热利用的比例,节能量十分可观,已满足绿色建筑的需要。首先本文结合当下供能的基本模式以及我国用能单位的基本情况确定了这类用户的能源结构为:电网电力、天然气、地热能、太阳能。分析了地热能的不稳定性与太阳能的不确定性。其次介绍了DeST软件,结合已知能耗参数结合该软件最大程度的对用能单位作能耗负荷预测,使能耗预测最大可能达到准确与细化。接下来设计系统模型:由于地源热泵连续运行可能会导致土壤热恢复性降低,本系统中地源热泵采用间隔运行,在保证地源热泵可持续运行的情况下最大程度的运用地热。此外,夏季时地源热泵冷凝器散发的热量也可以通过太阳能板加热从而驱动吸收式热水制冷机组。冬季时,系统可以直接通过太阳能板采暖。然后设定该系统的控制策略:夏季制冷时先启用太阳能系统联合地源热泵系统,地源热泵需要停止休息时启动分布式三联供系统,地源热泵休息足够继续启动。冬季采暖时首先采用太阳能采暖,接着启用地源热泵系统,地源热泵需要停止休息时启动分布式三联供系统,地源热泵休息足够继续启动。然后又运用Labview软件制作了空调热泵系统能源监测系统的上位机。最后多元能源供给系统与传统的热泵加锅炉加电网、地源热泵加电网、分布式系统进行经济性、减排量等的比较。年运行费用大大降低,新能源比例也大大增加,有害气体排放微乎及微。同时,在每天用能的开始与结束可以采用拥有变频系统的地源热泵,达到设备的软启动和软关闭,更加节省了能耗。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 我国的能源形势  9-10
  1.2 各种建筑可利用能源  10-13
    1.2.1 电力  10
    1.2.2 天然气  10
    1.2.3 地热能  10-11
    1.2.4 太阳能  11-12
    1.2.5 余热能  12
    1.2.6 其他能源  12-13
  1.3 国内外各种供能系统现状  13-18
    1.3.1 分布式热电冷三联供系统  13-14
    1.3.2 地源热泵系统  14-15
    1.3.3 太阳能系统  15-17
    1.3.4 余热利用系统  17-18
  1.4 本课题的研究内容和意义  18-19
第二章各种能源系统的介绍  19-31
  2.1 能源供给系统介绍  19-26
    2.1.1 传统能源供给系统介绍  19
    2.1.2 CCHP 分布式冷热电三联供系统介绍  19-21
    2.1.3 地源热泵系统介绍  21-23
    2.1.4 余热系统介绍  23-24
    2.1.5 太阳能系统介绍  24-26
  2.2 联合系统介绍  26-30
    2.2.1 太阳能联合地源热泵能源供给系统介绍  26-27
    2.2.2 多元能源供给系统介绍  27-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章负荷预测与模型建立  31-44
  3.1 负荷预测  31-36
    3.1.1 负荷预测的意义  31-32
    3.1.2 负荷预测的方法与DeST 软件介绍  32-36
  3.2 能源模型的建立  36-43
    3.2.1 分布式三联供系统的模型建立  36-39
    3.2.2 地源热泵系统的模型建立  39
    3.2.3 太阳能系统的模型建立  39-42
    3.2.4 余热系统的模型建立  42-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章多元能源供给系统的控制优化  44-59
  4.1 多元能源供给系统的简介  44-45
  4.2 多元能源供给系统的控制策略  45-47
  4.3 能源供给系统的能耗监控  47-58
    4.3.1 物联网概念  47-48
    4.3.2 空调监控系统  48-50
    4.3.3 无线能源监控系统方案  50-52
    4.3.4 监控系统顶层远程管理单元设计方案  52-58
  4.4 多元能源供给系统的能源选型  58
  4.5 本章小结  58-59
第五章多元能源供给系统在建筑中的实例运用  59-71
  5.1 用能单位简介  59-60
  5.2 多元化能源系统的运用  60-67
    5.2.1 负荷预测  60-62
    5.2.2 确定可利用的能源  62-63
    5.2.3 多元能源系统的控制策略  63-64
    5.2.4 多元能源系统的选型  64-67
  5.3 各种能源供给系统的比较  67-69
  5.4 本章小结  69-71
第六章全文总结及未来工作展望  71-73
  6.1 本文总结  71-72
  6.2 需要进一步开展的工作  72-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文和书籍  77-79

基于负荷预测的多元能源供给与能耗监测系统

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