王瑞琪，王鶴鳴，孫?波

新能源冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法研究

王瑞琪1, 2，王鶴鳴3，孫?波4

(1. 國網(wǎng)山東綜合能源服務(wù)有限公司，濟南 250021；2. 國網(wǎng)山東省電力公司，濟南 250001；3. 山東大學(xué)商學(xué)院，威海 264209；4. 山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，濟南 250061)

本文以“內(nèi)燃發(fā)電機組-吸收式制冷機”和“內(nèi)燃發(fā)電機組-直燃機”兩種新能源冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)為研究對象，分析了系統(tǒng)能流特性，建立了兩種系統(tǒng)的全工況模型，提出了經(jīng)濟、能源、環(huán)境3個方面的系統(tǒng)性能評價指標，并采用判斷矩陣法確定各個指標的權(quán)重；在此基礎(chǔ)上，建立了針對核心設(shè)備容量的多目標優(yōu)化模型，并采用遺傳算法求解，實現(xiàn)了系統(tǒng)容量的優(yōu)化配置．以濟南市某養(yǎng)殖場年模擬負荷作為算例，驗證了優(yōu)化配置方法的可行性，并且分為夏季工況和冬季工況，詳細分析了兩種系統(tǒng)的工作模式和異同點，綜合一次能源年節(jié)約率、運行費用年節(jié)約率和二氧化碳排放年減少率等指標對比了兩種系統(tǒng)的運行特性，相比較于分供系統(tǒng)，基于內(nèi)燃發(fā)電機組與吸收式制冷機的系統(tǒng)評價指標分別提升了13.69%、18.73%、43.93%，基于內(nèi)燃發(fā)電機組與直燃機的系統(tǒng)則分別提升了10.28%、22.68%、47.59%，對新能源冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供了可借鑒的思路和方法．

冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；內(nèi)燃發(fā)電機組；直燃機

能源危機與環(huán)境污染已成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，提高能源利用率、大力發(fā)展清潔能源已上升為各國的能源發(fā)展戰(zhàn)略[1]．分布式新能源冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)(combined cooling，heating，and power system，CCHP)集發(fā)電、供熱、制冷于一體，通過余熱回收和異質(zhì)能量流相互轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了能量的梯級利用與可再生能源的就地消納，大幅提升了能源的利用效率，被認為是未來科學(xué)用能的最佳方式與能源互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)過程中的重要課題[2-3]．

我國在新能源CCHP系統(tǒng)方面的研究相對較晚，雖已初具規(guī)模，但與世界先進水平相比仍有較大差距，尤其是“建多用少”現(xiàn)象極為突出．究其原因，新能源CCHP系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且多種異質(zhì)能流與不同品位的同質(zhì)能流相互耦合，現(xiàn)有工程中的結(jié)構(gòu)設(shè)計與容量配置方法多以負荷特性為依據(jù)，未能充分考慮多能流關(guān)聯(lián)以及設(shè)備結(jié)構(gòu)特性，極易造成能量流不匹配，致使系統(tǒng)優(yōu)勢難以發(fā)揮，甚至無法滿足節(jié)能減排需求[4]．

對此，國內(nèi)外專家學(xué)者針對CCHP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性開展了研究[5-7]，并采用智能算法優(yōu)化系統(tǒng)主要設(shè)備容量[8-10]．其中文獻[5]針對CCHP系統(tǒng)，從能量角度分析了吸收式制冷機對余熱的利用；文獻[6]研究了CCHP系統(tǒng)與光伏發(fā)電、太陽能集熱混合系統(tǒng)的能量流特性，并采用粒子群優(yōu)化算法設(shè)計了其中的關(guān)鍵部件；文獻[7]提出了混沌多目標遺傳算法，對包含風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微燃氣輪機、儲能裝置的獨立運行微網(wǎng)容量進行優(yōu)化配置；文獻[8]用改進的細菌覓食優(yōu)化算法對光風(fēng)儲類的微電網(wǎng)進行優(yōu)化研究；文獻[9]提出一種基于冷熱電聯(lián)供的多能耦合系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計方法．現(xiàn)有研究主要針對基于燃氣輪機與吸收式制冷機的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)[10]，鮮有對不同組合結(jié)構(gòu)的綜合評價比較，且缺乏對異質(zhì)能流耦合特性的分析，難以在實際新能源CCHP系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用．

針對以上分析，本文首先針對“內(nèi)燃發(fā)電機組-吸收式制冷”和“內(nèi)燃發(fā)電機組-直燃機”兩種典型新能源CCHP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析能量流特性以及性能指標；進而建立系統(tǒng)優(yōu)化配置模型，并采用多目標遺傳算法優(yōu)化系統(tǒng)的容量；最后，以濟南市某養(yǎng)殖場為例，驗證所提優(yōu)化配置方法的合理性，并綜合對比不同系統(tǒng)的性能差異，從而為不同資源稟賦下的CCHP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提供重要參考．

1?系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與能量流分析

1.1?兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文研究的兩種新能源CCHP系統(tǒng)均以生物質(zhì)和光伏發(fā)電作為清潔能源，并以內(nèi)燃發(fā)電機組作為動力子系統(tǒng)．制熱制冷子系統(tǒng)均回收了動力子系統(tǒng)的余熱加以利用，體現(xiàn)了能源梯級利用的思想．不同之處在于，“內(nèi)燃發(fā)電機組-吸收式制冷機”系統(tǒng)通過電制冷機，吸收式制冷機和燃氣鍋爐3種設(shè)備完成冷、熱能源的供給以及能量的轉(zhuǎn)換，“內(nèi)燃發(fā)電機組-直燃機”系統(tǒng)以煙氣熱水直燃機替代了這3種設(shè)備，同樣可以滿足用戶冷熱負荷．兩種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示．

其中，基于內(nèi)燃發(fā)電機組與吸收式制冷機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但靈活性較高，且鍋爐作為制熱子系統(tǒng)的重要成分，其供熱能力強且便于調(diào)節(jié)、成本低廉．基于內(nèi)燃發(fā)電機組與直燃機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡捷，建設(shè)和施工方便，且直燃機效率較高，與新能源結(jié)合，該系統(tǒng)可以發(fā)揮出更高的性能．

圖1?基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)

圖2?基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2?能量流分析

新能源CCHP系統(tǒng)包含大量的能量生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換設(shè)備，導(dǎo)致異質(zhì)能量流存在耦合關(guān)系．尤其是核心動力設(shè)備內(nèi)燃發(fā)電機組，通過燃燒生物質(zhì)氣產(chǎn)生電能，同時產(chǎn)生大量余熱，通過能量轉(zhuǎn)化設(shè)備，可滿足用戶的電、冷、熱需求．因此，梳理系統(tǒng)能量流耦合特性和平衡關(guān)系，是研究系統(tǒng)優(yōu)化配置的基礎(chǔ)．

時刻系統(tǒng)冷熱電功率平衡方程為

內(nèi)燃發(fā)電機組時刻輸入功率[11-12]為

式中ig()為時刻內(nèi)燃發(fā)電機組的發(fā)電效率．

時刻從內(nèi)燃發(fā)電機組回收的余熱功率為

對于系統(tǒng)回收的余熱無法供給用戶的熱負荷需求時，開啟燃氣鍋爐進行補充供熱．其時刻的燃氣鍋爐輸入功率為

系統(tǒng)中有兩種制冷設(shè)備：電制冷機和溴化鋰吸收式制冷機．其中，溴化鋰吸收式制冷機的輸出功率為

當吸收的余熱不足以滿足用戶用冷需求時，電制冷機和吸收式制冷機同時運行，電制冷機的耗電功?率為

對基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)進行能量流分析如下．

此系統(tǒng)與基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)動力子系統(tǒng)能量流是基本一致的，因為動力子系統(tǒng)部分均是由內(nèi)燃發(fā)電機組組成的．主要區(qū)別在于此系統(tǒng)的制冷和制熱子系統(tǒng)以直燃機取代了電制冷機、吸收式制冷機、燃氣鍋爐設(shè)備．其中，直燃機的制熱部分方程與燃氣鍋爐相似，區(qū)別僅在于制熱?系數(shù)．

系統(tǒng)中僅存在一種制冷設(shè)備即煙氣熱水直燃機，直燃機一般包括高溫發(fā)生器、低溫發(fā)生器、高溫交換器、低溫交換器、蒸發(fā)器、冷凝器等部件．直燃機滿足系統(tǒng)的冷負荷需求，時刻的制冷輸出為

2?優(yōu)化配置

2.1?約束條件

在系統(tǒng)的優(yōu)化求解過程里，系統(tǒng)不僅需要滿足熱平衡、冷平衡和電平衡方程，還需要滿足不等式關(guān)系

2.2?評價指標

合理的性能評價指標能夠輔助維持系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和高效性．在實際的應(yīng)用中，經(jīng)濟性、節(jié)能性和環(huán)保性也是CCHP系統(tǒng)最為關(guān)鍵的3項指標．本文選取分供系統(tǒng)作為對照系統(tǒng)，分供系統(tǒng)由電網(wǎng)供電，電制冷機供冷，燃氣鍋爐供熱．

2.2.1?經(jīng)濟指標

年綜合成本包括了系統(tǒng)運行消耗的燃料成本、系統(tǒng)設(shè)備的投資年化成本和電網(wǎng)電能交互成本．CCHP系統(tǒng)年綜合成本節(jié)約率為

聯(lián)供系統(tǒng)和分供系統(tǒng)的年綜合成本分別為

式(13)中的投資回收系數(shù)可表達為

式中：為設(shè)備壽命，本文中為15年；為基準折現(xiàn)率，本文中為8%．

2.2.2?能源指標

聯(lián)供系統(tǒng)和分供系統(tǒng)的工作過程中，一次能源的消耗包括生物質(zhì)氣、煤炭、天然氣等多種形式．本文將消耗一次能源所產(chǎn)生的熱量折算為標準煤的消?耗量．

CCHP系統(tǒng)中的一次能源年節(jié)約率為

2.2.3?環(huán)境指標

二氧化碳作為主要的溫室氣體，對自然環(huán)境的污染巨大．本文選取二氧化碳年減排率作為CCHP系統(tǒng)的環(huán)境指標．

系統(tǒng)的二氧化碳年減排率為

2.3?目標函數(shù)

本文選取經(jīng)濟性、環(huán)保性和節(jié)能性綜合最優(yōu)為目標優(yōu)化配置CCHP系統(tǒng)．但在該優(yōu)化問題中，有多個優(yōu)化目標，各目標之間存在矛盾關(guān)系．本文利用線性加權(quán)的方法，將聯(lián)供系統(tǒng)多目標優(yōu)化問題變?yōu)閱文繕藘?yōu)化問題．

以上述的聯(lián)供系統(tǒng)綜合評價標準為基礎(chǔ)，構(gòu)建優(yōu)化配置的目標函數(shù)為

權(quán)重系數(shù)是指各目標在優(yōu)化求解的過程里所占的比例，滿足

各目標權(quán)重系數(shù)的取值不同，對應(yīng)的優(yōu)化運行的結(jié)果也就有著巨大的差異．本文通過判斷矩陣法，對3個子目標進行優(yōu)化運行過程中的重要性分級．為了充分發(fā)揮CCHP系統(tǒng)在環(huán)保方面的優(yōu)勢，本研究選取環(huán)境指標作為1級指標，重要性參數(shù)設(shè)為5．能源指標作為2級指標，重要性參數(shù)設(shè)為3．經(jīng)濟指標作為優(yōu)化調(diào)度的第3級指標，重要性參數(shù)設(shè)為1．由此可構(gòu)建判斷矩陣[13]為

3?求解算法

本文采用遺傳算法求解兩個CCHP系統(tǒng)配置結(jié)果．根據(jù)該優(yōu)化問題的實際情況，確定了如圖3所示的優(yōu)化求解流程．

對于基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)，首先輸入CCHP系統(tǒng)的特征參數(shù)(如內(nèi)燃發(fā)電機組發(fā)電效率、電制冷機COP、吸收式制冷機COP等)、建筑負荷、全年光伏電池組出力和遺傳算法的參數(shù)(種群數(shù)、交叉率、變異率、遺傳代數(shù)等)．本文采用以電定熱的運行模式，優(yōu)化變量為內(nèi)燃發(fā)電機組容量和最低負載率，其他設(shè)備容量通過能量平衡關(guān)系計算可得．將優(yōu)化變量初始化并編碼，然后計算目標函數(shù)的適應(yīng)度．檢查計算結(jié)果是否滿足優(yōu)化條件，若滿足則進行解碼得到優(yōu)化結(jié)果，否則原始種群通過復(fù)制、交叉、變異后組建新的種群，并且重新計算適應(yīng)度，直到滿足優(yōu)化條件．

而對于基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)，由于制冷制熱設(shè)備不同，其能量平衡方程稍有不同，但優(yōu)化變量同樣是內(nèi)燃發(fā)電機組容量和最低負載率，后續(xù)計算過程與基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)計算過程類似．

優(yōu)化求解均在Matlab軟件中實現(xiàn)．遺傳算法求解流程如圖3所示．

圖3?遺傳算法流程

4?仿真驗證

4.1?算例介紹

本文以濟南市某養(yǎng)殖場為例，收集其建筑情況，利用其全年逐時冷、熱、電負荷數(shù)據(jù)驗證方法的可行性．該養(yǎng)殖場的建筑物信息如表1所示．建筑物的全年電、熱、冷負荷曲線如圖4所示．

表1?建筑物信息

Tab.1?Building information

圖4?建筑物全年電、熱、冷負荷曲線

4.2?參數(shù)設(shè)置

本文以上述建筑的冷、熱、電負荷數(shù)據(jù)為例，在Matlab軟件平臺優(yōu)化求解了聯(lián)供系統(tǒng)中各設(shè)備的容量和系統(tǒng)評價指標．電網(wǎng)效率、直燃機制冷COP等聯(lián)供系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)如表2所示．聯(lián)供系統(tǒng)中各設(shè)備購置單價如表3所示．采用分時電價制計算，具體如表4所示．遺傳算法的求解參數(shù)如表5所示．

表2?聯(lián)供系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)

Tab.2?Parameters of the CCHP system

表3?設(shè)備購置單價

Tab.3?Equipment purchase price 元/kW

表4?濟南市各時段電價

Tab.4?Price of electricity in different periods in Jinan

表5?遺傳算法的求解參數(shù)

Tab.5?Solving parameters of genetic algorithm

4.3?結(jié)果分析

4.3.1?配置結(jié)果

根據(jù)上述求解算法，在Matlab軟件中計算得到的基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)配置結(jié)果如表6所示．

基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)配置結(jié)果如表7所示．

表6 基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)配置結(jié)果

Tab.6 CCHP system configuration results based on the internal combustion engine and absorption chiller

表7 基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)配置?結(jié)果

Tab.7 CCHP system configuration results based on the internal combustion engine and direct-fired absorption chiller

4.3.2?指標分析

在Matlab軟件中，計算得到了兩個系統(tǒng)的性能指標如表8和表9所示．

結(jié)合表8和表9分析兩個系統(tǒng)的各項性能指標．相對于分供系統(tǒng)，本文提出的兩種CCHP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)均能大幅節(jié)約成本和節(jié)能減排，尤其是二氧化碳減排率均達到了40%以上，這是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中加入了新能源(光伏和生物質(zhì)氣)的結(jié)果．對于同一個建筑的負荷和相同的綜合性優(yōu)化目標下，設(shè)計一個基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)在降低成本上較設(shè)計一個基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)更具優(yōu)勢．當出于經(jīng)濟性考慮時，建議選擇基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)．但是基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)在節(jié)能和環(huán)保上，易達到更好的效果，故可用于更加追求節(jié)能環(huán)保的情況．

表8 基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)各評價指標

Tab.8 Evaluation indexes of CCHP system based on the internal combustion engine and absorption chiller %

表9 基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)各評價指標

Tab.9 Evaluation indexes of CCHP system based on the internal combustion engine and direct-fired absorption chiller %

4.3.3?運行結(jié)果分析

根據(jù)兩個系統(tǒng)的配置結(jié)果，得到了兩個系統(tǒng)全年的設(shè)備出力計劃，如圖5～圖7所示．由全年出力結(jié)果分析可知，在白天，特別是在夏季陽光特別強烈的時候，光伏能夠滿足大部分的電力負荷．同時，發(fā)電機組的輸出也相對較少．在夜晚，或者光線很弱的時候，由發(fā)電機組補充供電；而當電力需求與發(fā)電機組額定容量之比小于最低負載率時，將在電網(wǎng)購電滿足電力需求．當電負荷大于發(fā)電機組的額定功率時，不足的電力將來自電網(wǎng)；相反，多余的電量出售給電網(wǎng)．由圖5冷能分布可以看出，基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)主要由吸收式制冷機滿足冷負荷，這是由于發(fā)電機組提供大量余熱用于制冷，不足部分再由電制冷機補充．由圖6可以看出，熱負荷主要由發(fā)電機組余熱供給，不足部分由鍋爐或者直燃機補充．

圖5?CCHP系統(tǒng)中制冷設(shè)備出力計劃

圖6?CCHP系統(tǒng)中制熱設(shè)備出力計劃

本文選取其中冬季和夏季兩個典型的冷、熱、電日負荷數(shù)據(jù)為計算樣本，如圖8所示，對系統(tǒng)的運行情況進行詳細比較和分析．

兩個系統(tǒng)的冬季工況設(shè)備日逐時出力曲線如圖9和圖10所示．

由圖9可知，在冬季工況中，基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)電機組是全天每時刻都有出力的，而基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)中，在夜間的23：00到次日06：00，即夜間的23：00—次日06：00，內(nèi)燃發(fā)電機組無需出力，此時段的電需求較低，由電網(wǎng)購電來滿足．

（a）基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)供電設(shè)備日逐?? 時出力（b）基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)供電設(shè)備日逐時出力

（a）基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)供熱設(shè)備日逐?? 時出力（b）基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)供熱設(shè)備日逐時出力

內(nèi)燃發(fā)電機組是一種發(fā)電效率受負載率影響的設(shè)備，其在較低負載率情況下運行效率較低．雖然本文優(yōu)化計算中設(shè)定了內(nèi)燃發(fā)電機組的最低負載率不低于0.2，但是無疑直燃機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的運行模式更有利于發(fā)揮內(nèi)燃發(fā)電機組的性能；且其夜間停機模式有利于內(nèi)燃發(fā)電機組的維護和保養(yǎng)．

由于基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)電機組夜間出力較少，這也導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)下需要向電網(wǎng)購買更多的電能．

由圖9和圖10可知，在冬季工況中，由于基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)中的內(nèi)燃發(fā)電機組在夜間停機，導(dǎo)致其沒有足夠的余熱用于供暖，迫使直燃機組輸出更多的熱以滿足熱負荷．兩個結(jié)構(gòu)在白天的熱出力是基本一致的，其中基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)的鍋爐相當于基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)中直燃機制暖部分．

兩個系統(tǒng)的夏季工況設(shè)備日逐時出力曲線如圖11和圖12所示．

對比圖9、圖11可知，夏季工況光伏出力時長大于冬季工況光伏出力時長，這是由于夏季光照時間較長，故而光伏電池組可以在夏季生產(chǎn)出更多電力提供給用戶．但是可以觀察到夏季光伏的峰值出力低于冬季光伏的峰值出力，這是由于光伏電池的出力受到溫度影響較大，光伏發(fā)電效率與溫度呈負相關(guān)．由于夏季光伏板的溫度過高，導(dǎo)致了夏季工況中光伏出力峰值較低的現(xiàn)象．

圖11?夏季工況各系統(tǒng)供電設(shè)備的日逐時出力

圖12?夏季工況各系統(tǒng)供冷設(shè)備的日逐時出力

由圖12可知，由于負荷是一致的，基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)中電制冷機和吸收式制冷機的出力總和等于基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)中直燃機制冷部分出力．但是前者的制冷出力由兩部分組成，由于存在電制冷部分，更加靈活可控；而后者的制冷出力全部由直燃機組成，減少了電力的消耗，更加環(huán)保．

5?結(jié)?論

(1) 經(jīng)過本文提出的優(yōu)化配置方法，新能源CCHP系統(tǒng)在經(jīng)濟性、節(jié)能性和環(huán)保性等方面相比傳統(tǒng)分供系統(tǒng)有了明顯提升，驗證了所提優(yōu)化方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性．

(2) 對比顯示基于內(nèi)燃發(fā)電機組和吸收式制冷機的CCHP系統(tǒng)在經(jīng)濟性、靈活性、可控性上更具優(yōu)勢，而基于內(nèi)燃發(fā)電機組和直燃機的CCHP系統(tǒng)在節(jié)能性、環(huán)保性上更具優(yōu)勢，且其日常維護和保養(yǎng)更加方便．

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System Optimization Design of Combined Cooling，Heating，and Power System Integrated with Renewable Energies

Wang Ruiqi1, 2，Wang Heming3，Sun Bo4

(1. State Grid Shandong Integrated Energy Services Co.，Ltd.，Jinan 250021，China；2. State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250001，China；3. School of Business，Shandong University，Weihai 264209，China；4. School of Control Science and Engineering，Shandong University，Jinan 250061，China)

In this paper，RES-CCHP based on internal combustion generating set and absorption chiller and RES-CCHP based on internal combustion generating set and direct combustion engine are considered as research objects. First，the energy flow characteristics of the systems are analyzed. The all-working condition models of the two systems are established，and the performance evaluation indexes of economy，energy，and environment are put forward. The weight of each index is determined by the judgment matrix method. On this basis，a multiobjective optimization model for the core equipment capacity is established，and the genetic algorithm is used to solve the model. Finally，taking the annual simulated load of a farm in Jinan as an example，the feasibility of the optimal allocation method is verified.According to the working conditions in summer and winter，the working modes，similarities，and differences of the two systems are analyzed in detail. Considering the annual saving rates of primary energy and operation cost and annual reduction rate of carbon dioxide emission，the operation characteristics of the two systems are simultaneously compared. Compared with the separate supply system，the evaluation indexes of the internal combustion generating set and absorption chiller-based system are increased by%，18.73%，and 43.93%， respectively，while those of the internal combustion generating set and direct gas turbine-based system are increased by 10.28%，22.68%，and 47.59%，respectively. These results can provide reference ideas and methods for the optimal design of the CCHP system with renewable energy.

combined cooling，heating，and power system(CCHP)；optimal design；internal combustion generating set；direct-fired absorption chiller

the Major Science and Technology Innovation Program of Shandong Province，China(No. 2019JZZY010903)，the Major Fundamental Research Program of the Natural Science Foundation of Shandong Province，China(No. ZR2019ZD09)，the Science and Technology Program of State Grid Corporation of China(No. 1400-202016386A-0-0-00)，the Joint Funds of the National Natural Science Foundation of China(No. U2006222).

10.11784/tdxbz202012016

TM715

A

0493-2137(2021)12-1317-10

2020-12-14；

2021-04-02.

王瑞琪（1986—??），男，博士，高級工程師，13698622826@163.com．Email：m_bigm@tju.edu.cn

孫?波，sunbo@sdu.edu.cn.

山東省重大科技創(chuàng)新工程資助項目(2019JZZY010903)；山東省自然科學(xué)基金重大基礎(chǔ)研究資助項目(ZR2019ZD09)；國家電網(wǎng)公司總部科技資助項目(1400-202016386A-0-0-00)；國家自然科學(xué)基金聯(lián)合資助項目(U2006222).

(責(zé)任編輯：孫立華)