亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        某辦公樓冰蓄冷系統(tǒng)的線性與非線性優(yōu)化對比分析

        2020-05-18 06:11:40
        應(yīng)用能源技術(shù) 2020年4期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化

        (新地能源工程技術(shù)有限公司設(shè)計分公司,廊坊 065000)

        1 引 言

        冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化一般是根據(jù)建筑物的逐時冷負荷,合理地分配冷機供冷與融冰供冷,在滿足建筑物冷負荷的同時使每日運行費用最少[1]。一般地說,冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)化是個目標函數(shù)和約束條件均為非線性的非線性優(yōu)化問題。經(jīng)過模型簡化處理,可采用線性或非線性優(yōu)化進行求解。

        1.1 線性優(yōu)化

        線性的優(yōu)化模型比較簡單。在優(yōu)化中都假定冷機能耗百分數(shù)是部分負荷率的線性函數(shù),并采用線性規(guī)劃單純型法求解,得到各時刻冷凍機和蓄冰筒分別負擔的冷負荷。然而,冷機部分負荷性能曲線的線性化假設(shè)顯然與實際情況有一定的出入。

        1.2 非線性優(yōu)化

        具有約束條件的非線性優(yōu)化的求解方法有很多種,常見的有罰函數(shù)法、SWIFT法、SUMT內(nèi)點法、SUMT外點法、動態(tài)規(guī)劃法等。幾乎所有國外文獻都采用1957年Bellman[2]提出的動態(tài)規(guī)劃模型求解冰蓄冷系統(tǒng)的優(yōu)化問題,文獻[3-4]便是其中的典型代表。然而動態(tài)規(guī)劃方法存在的一個致命的弱點是“維數(shù)災(zāi)難” (The curse of dimensionality),它成為動態(tài)規(guī)劃法難以獲得廣泛應(yīng)用的一個重要原因。

        文中擬對某辦公樓的冰蓄冷系統(tǒng)進行采用線性和非線性優(yōu)化的對比分析。

        2 線性優(yōu)化與非線性優(yōu)化的對比分析

        2.1 優(yōu)化的數(shù)學模型

        設(shè)用戶k時刻的冷負荷為qk,其中冷機承擔的負荷qrk,其運行費用為R(qrk);蓄冰筒承擔qik的運行費用為I(qik),則全天的運行費用J為:

        (1)

        優(yōu)化控制的數(shù)學模型為:

        (2)

        約束條件為:

        qrk,min≤qrk≤qrk,max

        0≤qik≤qik,max

        (3)

        qrk+qik=qk

        式中,qrk,min、qrk,max分別為冷機在k時刻的最小、最大供冷能力,kW;qik,max蓄冰筒k時刻的最大融冰供冷能力,kW;N為空調(diào)每天的供冷運行時間,h,對于辦公樓為10小時。

        在進行優(yōu)化時,需要首先確定冷機模型和蓄冰筒的融冰性能曲線。

        2.2 線性與非線性冷機模型

        對文獻[7]中RTHB冷機的部分負荷性能曲線進行了線性和二次擬合,如圖1所示。其中,直線為線性擬合,曲線為非線性擬合,點劃線表示等值線(以下圖例同)。擬合后的表達式,參見式(4)和式(5)。

        w=0.976 9z-0.087 5

        (4)

        w=0.873 4z2-0.053 1z+0.169 6

        (5)

        其中,z為負荷(率)百分數(shù),即冷機實際制冷量與額定制冷量的比率;w為功率百分數(shù),即部分負荷下冷機耗電量與額定耗電量的比率。

        圖1的RTHB冷機的部分負荷性能曲線表明:在低負荷和高負荷率時,線性化的冷機部分負荷性能優(yōu)于非線性的實際冷機性能。而負荷率在0.3~0.85左右時,實際冷機性能曲線要優(yōu)于線性的情況。當冷機負荷率為0~0.09時,冷機的耗功率百分數(shù)甚至為負值,這種“最優(yōu)”情況是不可能的。當冷機負荷率低于15%時,其調(diào)節(jié)是無法實現(xiàn)的。

        2.3 CALMAC蓄冰筒的特性曲線

        1190A型蓄冰筒在回水10 ℃、供水6.7 ℃下的融冰供冷曲線采用最小二乘法擬合為[1]:

        x=563×[1-exp(-0.316t)]

        (6)

        對上式求導(dǎo):

        (7)

        式中,x為已融冰供冷量,kWh;t為空調(diào)融冰供冷運行時間,h;如圖2所示,y為各時刻最大融冰供冷量,kW。

        由式(6)可知,M個冰桶的最大融冰供冷量為:

        (8)

        其中,xa表示M個蓄冰槽總的已融冰供冷量。假設(shè)蓄冰所承擔的總冷負荷在各個蓄冰槽之間平均分配,有x=xa/M。

        式(6)和式(8)表明各時刻最大融冰供冷量隨蓄冰筒內(nèi)剩余冰量的減少而減少。

        由圖1和圖2,結(jié)合優(yōu)化模型可知:冰蓄冷系統(tǒng)優(yōu)化問題的目標函數(shù)和約束條件均為非線性的。

        2.4 優(yōu)化中所采用的假設(shè)

        ①假定為三段制電價,峰谷電價比為3∶1。其中,8∶00~12∶00為電力峰段;13∶00~18∶00為電力平段;夜間22∶00~次日8∶00為電力谷段。

        ②假定冷機在空調(diào)工況和蓄冰工況具有相同的部分負荷性能曲線。

        ③假定線性與非線性優(yōu)化中,冷機負荷率在15%~100%之間是連續(xù)可調(diào)的,冷機負荷率在15%以下時,停機。

        ④暫時不考慮單臺冷機單獨運行與兩臺冷機聯(lián)合運行的復(fù)雜情況,認為冷機承擔的冷負荷在兩臺冷機間平均分配。實際上,這種負荷分配方式是兩臺冷機聯(lián)合運行的最佳工況。

        文中擬對文獻[2]中兩臺RTHB130加長型冷機與9個1190A蓄冰筒的配置,進行線性與非線性優(yōu)化的對比分析。鑒于目前的情況,一般設(shè)計院在設(shè)計過程中很難全面地考慮系統(tǒng)的優(yōu)化,因此,在現(xiàn)有設(shè)計(系統(tǒng)配置)的情況下,對冰蓄冷系統(tǒng)進行優(yōu)化是具有實際意義的。

        3 結(jié)果與分析

        為了便于具體直觀地比較和分析,我們采用某辦公樓5~9月份的逐時冷負荷,如圖3所示,進行線性和非線性優(yōu)化。分別編寫了相應(yīng)的優(yōu)化程序進行計算,其中,非線性優(yōu)化程序可對目標函數(shù)和約束條件都是非線性的情況進行優(yōu)化求解。兩種情況下的計算結(jié)果將在以下的圖表中詳細介紹和分析。以下圖表如無特殊說明,冷負荷的單位均為kWh。

        圖4為線性與非線性優(yōu)化后,冷機承擔的逐時冷負荷對比圖,其中橫坐標為線性優(yōu)化中冷機承擔的逐時冷負荷,縱坐標為非線性優(yōu)化中冷機承擔的逐時冷負荷。左側(cè)的“豎線”表明:當線性優(yōu)化的冷機達到運行負荷率下限(15%)時,非線性優(yōu)化的冷機一般在較高的負荷率(15%~60%)狀態(tài)下運行。根據(jù)實際配置,冷機承擔的冷負荷的最大上限是兩臺冷機的額定制冷量。右側(cè)的“豎線” 表明:當線性優(yōu)化的冷機滿負荷運行時,非線性優(yōu)化的冷機所承擔的冷負荷卻很少到達這種極限情況,負荷率在70~100%之間。而且,非線性優(yōu)化的負荷率集中在30%~75%(200~500 kW)之間,即盡量利用部分負荷性能好的區(qū)段。

        圖5為線性與非線性優(yōu)化后,蓄冰筒承擔的逐時冷負荷對比圖,其中橫坐標為線性優(yōu)化蓄冰筒承擔的冷負荷,縱坐標為非線性優(yōu)化蓄冰筒承擔的冷負荷,單位kWh。點劃線上方時,表明非線性優(yōu)化的蓄冰槽承擔了更多的冷負荷,反之,則表明線性優(yōu)化的蓄冰槽承擔了更多的冷負荷。

        圖6為線性優(yōu)化每日負荷在冷機與蓄冰筒之間的分配對比圖,其中橫坐標為冷機承擔的負荷,縱坐標為蓄冰筒所承擔的負荷。數(shù)據(jù)點的橫縱坐標之和為該日的總冷負荷。蓄冰筒所承擔的負荷變化不大,在4 000~5 000 kWh之間。隨總負荷的增大,冷機所承擔的負荷隨之增加。

        圖7、圖8分別為線性優(yōu)化每日冷機與蓄冰筒所承擔的冷負荷圖,橫坐標為天數(shù)。RTHB130加長型冷機蓄冰工況下的額定制冷量為262 kW,夜間10個小時的最大蓄冰量為5 240 kWh,9個蓄冰筒的最大融冰供冷量為5 067 kWh。但是,蓄冰筒實際所承擔的最大融冰供冷量為4 792.3 kWh,這說明夜間蓄冰筒并未完全充滿,有5.4%左右的的蓄冰空間無法利用。

        圖9為非線性優(yōu)化每日冷機與蓄冰筒負荷分配對比圖,橫、縱坐標的說明同圖6。當總負荷低于6 700 kWh時,蓄冰筒所承擔的冷負荷略大于冷機所承擔的冷負荷,且隨總負荷增加呈線性增長。當總負荷大于6 700 kWh時,蓄冰筒每日承擔的冷負荷達到蓄冰的極限情況,而剩余的冷負荷由冷機來補充。

        圖10、圖11分別為非線性優(yōu)化每日冷機與蓄冰筒所承擔的冷負荷圖,橫坐標為天數(shù)。蓄冰筒的最大融冰供冷量為4 464.9 kWh,未利用的冷量約為11.8%。

        結(jié)合圖7和圖8,這是由于我們選用的峰平谷段的電價比僅為3∶2∶1,并按照實際的情況峰平段分別取為4和6小時,而制冰工況冷機效率低,造成夜間制冰供冷反而顯得不經(jīng)濟,冰蓄冷的優(yōu)勢難以充分發(fā)揮出來。另外, 取冷還受到蓄冰筒融冰性能曲線的限制,一般來說,最后15%的冷量取用是比較困難。

        圖12和圖13橫坐標為小時(每天8∶00~18∶00),縱坐標為冷機承擔的逐時負荷。結(jié)合圖1和圖4可知,線性和非線性優(yōu)化的冷機負荷分配都受到了最低冷機負荷率的限制,冷機每時刻所承擔的冷負荷始終不為零。同時,非線性優(yōu)化的冷機盡量避免了不利的部分負荷性能區(qū)段,而充分地發(fā)揮其中間段的節(jié)能優(yōu)勢。而且,除非不得以,非線性優(yōu)化使冷機承擔的負荷很少出現(xiàn)滿負荷或較高負荷率的運行情況。這種“掐頭去尾”的運行方式最大限度地發(fā)揮了部分負荷較好的RTHB冷機的節(jié)能優(yōu)勢。應(yīng)該說,非線性優(yōu)化結(jié)果更貼近實際情況。

        經(jīng)過對非線性優(yōu)化的冷機的最低負荷率采用或不采用限制的對比計算表明:限制前后對非線性優(yōu)化的結(jié)果的影響不大;而對線性優(yōu)化結(jié)果有較大的影響。這是因為,非線性冷機模型在負荷率低于0.3時的高功耗恰恰避免了低負荷情況的發(fā)生;而線性優(yōu)化則恰恰相反,冷機的負荷經(jīng)常出現(xiàn)為0的情況。

        表1線性與非線性優(yōu)化的結(jié)果表

        注:文中僅計算了冰蓄冷系統(tǒng)中冷機的運行費用,而暫未考慮其他輔助設(shè)備的運行費用。

        在相同的冷負荷與設(shè)備配置的情況下,兩種優(yōu)化方法分別完成了建筑物空調(diào)系統(tǒng)負荷的逐時優(yōu)化分配。由表1可見,非線性優(yōu)化冷機所承擔的總冷負荷大于線性優(yōu)化的情況,且冷機盡量在部分負荷較好的區(qū)段運行,很少出現(xiàn)滿負荷運行的情況,便于發(fā)揮RTHB冷機部分負荷性能較好的優(yōu)勢,以利于系統(tǒng)的節(jié)能。同時,非線性優(yōu)化使蓄冰筒承擔了較少的冷負荷。由于冷機實際部分負荷性能曲線的非線性,使非線性優(yōu)化的總運行費用“高于”線性優(yōu)化的總運行費用約為8%。

        以上分析和討論或許有不足之處,希望專家、學者多提寶貴意見。

        4 結(jié)束語

        冰蓄冷系統(tǒng)的運行優(yōu)化具有非常重要的意義。文中分別采用線性與非線性優(yōu)化對某辦公樓標準年5~9月份的逐時冷負荷進行優(yōu)化,分別得到冷機和蓄冰筒各自承擔的負荷。

        結(jié)果表明:在相同的逐時冷負荷、系統(tǒng)配置和電價結(jié)構(gòu)下,兩種方法的優(yōu)化結(jié)果是不同的。與線性優(yōu)化相比,非線性優(yōu)化的冷機承擔了更多的冷負荷,而蓄冰筒承擔的冷負荷較少;而且,二者在逐時冷負荷的分配上是不同的。非線性優(yōu)化的總運行費用比線性優(yōu)化略“高出”8%左右。應(yīng)該說,非線性優(yōu)化更為真實地反映了冰蓄冷系統(tǒng)的實際運行優(yōu)化的情況。

        猜你喜歡
        優(yōu)化
        超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化思考
        PEMFC流道的多目標優(yōu)化
        能源工程(2022年1期)2022-03-29 01:06:28
        民用建筑防煙排煙設(shè)計優(yōu)化探討
        關(guān)于優(yōu)化消防安全告知承諾的一些思考
        一道優(yōu)化題的幾何解法
        由“形”啟“數(shù)”優(yōu)化運算——以2021年解析幾何高考題為例
        圍繞“地、業(yè)、人”優(yōu)化產(chǎn)業(yè)扶貧
        事業(yè)單位中固定資產(chǎn)會計處理的優(yōu)化
        4K HDR性能大幅度優(yōu)化 JVC DLA-X8 18 BC
        幾種常見的負載均衡算法的優(yōu)化
        電子制作(2017年20期)2017-04-26 06:57:45
        亚洲一区二区日韩专区| 亚洲欧美性另类春色| 亚洲啊啊啊一区二区三区 | 精品一区二区三区四区少妇| 中文字幕人妻在线少妇完整版| 色中文字幕在线观看视频| 曰韩人妻无码一区二区三区综合部| a级毛片免费观看视频| 激情五月天俺也去综合网| 久久综合九色综合97婷婷| 最近2019年好看中文字幕视频| 日韩无码视频淫乱| 日本一区二区三区专区| 天天射综合网天天插天天干| 女人张开腿让男桶喷水高潮| 国产在线一区观看| 亚洲天堂免费一二三四区| 国产亚洲精品90在线视频| 国产成人精品午夜视频| 色丁香久久| 色老汉亚洲av影院天天精品| 男女射精视频在线观看网站| 久久久亚洲精品无码| 国产欧美VA欧美VA香蕉在| 日本二区视频在线观看| 亚洲美女av一区二区在线| 男同gay毛片免费可播放| 老色鬼永久精品网站| 国产精品黄色在线观看| 99精品视频69v精品视频| 国产成人无码免费网站| 国产成人久久精品77777综合| 美女脱掉内裤扒开下面让人插| 午夜射精日本三级| 五月天婷婷综合网| 夜色视频在线观看麻豆| 乱子轮熟睡1区| 无遮无挡三级动态图| 一亚洲一区二区中文字幕| 日本在线一区二区三区不卡| 日韩精品一区二区三区免费视频|