冷热电联供(CCHP)系统由于其良好的经济性、节能性和环境性已在建筑能源系统中得到广泛重视。建筑需能与系统供能的不匹配是建筑冷热电联供(BCHP)系统推广与发展过程中亟需解决的问题,其主要影响因素有:多变的建筑负荷、运行策略的选择、蓄能设备的加入与否和系统动态性能的稳定性。目前的研究中主要存在以下几个问题:建筑负荷特征与系统优化设计及性能的定量关系尚不清晰;优化运行与蓄能策略的灵活性不足,制约了系统对建筑的适应力与节能潜力;利用系统动态模型对复杂的冷热电联供系统进行系统参数与控制优化的研究仍比较缺乏;在调节供需之间匹配的关键设备-蓄热设备的结构形式与系统中所处位置等设计参数对系统性能影响方面更是少有涉及。对以上问题本文展开了相关研究,以期明确建筑负荷特征与系统性能的定量关系、系统的动态热力特性,克服运行与蓄能策略灵活性不足导致的性能瓶颈,为全面解决系统供能与建筑需能之间的不匹配问题提供理论依据。主要研究内容与结论如下:(1)研究了各关键因素对内燃机冷热电联供系统设计以及性能的影响。建立了建筑冷热电联供系统的数学模型,利用统计分析的方法研究了建筑类型、气候区域和FEL、FTL运行策略选择对系统优化设计与性能的影响。通过回归分析得到在不同运行策略下CCHP系统的原动机容量、经济性和节能性与负荷特征指标间的定量关系。结果表明:除了严寒地区与寒冷地区以外,大部分建筑类型下Cappgu/Eman值基本分布在0.35到0.70之间,且其受气候类型变化的影响较小。基于优化设计下的系统性能,商业建筑可分为四类。类型Ⅰ:-3.56%;类型 Ⅱ:-0.09%-1.15%;类型 Ⅲ:3.69%-6.45%;类型 Ⅳ:10.64%-15.12%。气候区域可分为三类:类型Ⅰ:1.69%-2.084%;类型Ⅱ:3.72%-4.37%;类型Ⅲ:5.53%-6.76%。对于优化设计下的系统性能,建筑类型决定作用最大,气候区域次之,FEL与FTL策略选择最小。FEL下蓄热容量主要由全年电负荷方差、年平均冷负荷量和年热负荷峰谷差三个因素决定。年电负荷方差与热负荷峰谷差越大则所需的蓄热容量越大。年平均冷负荷越大所需的蓄热容量越小。在传统的蓄能策略下,蓄能设备的加入只能使系统的性能指标Swhole提高0-2%左右。(2)提出了建筑冷热电联供系统新型优化运行与蓄能策略,通过案例分析对比了它们与传统运行策略对系统性能的影响。结果表明:新型运行策略MD是一种灵活性与适应能力较强的运行策略,它可以通过改变权重值w1,above和w1,below来适应建筑负荷的变化,使系统与建筑的匹配度得到优化。与传统蓄能策略TSS1相比,新型蓄能策略TSS2能更充分地使用原动机和蓄热设备的容量来为建筑供给更多的电量和热量。新型蓄能策略TSS2在不同的运行策略下对系统性能的提高作用是不同的。对于FEL运行策略,TSS2的作用与TSS1是相同的。对于MD、FHL和FTL运行策略,TSS2下的系统性能远远好于TSS1的。TSS2下,大多数建筑负荷条件在FTL下的系统性能从无蓄能时比FEL下的差,变为比FEL下的好(严寒地区除外)。TSS2能有效地提高系统的性能,且在除热负荷特别大而稳定的条件外均能取得很好的效果。(3)建立了内燃机热电联供模块的动态模型,通过实验研究验证了模型的正确性,对比分析了动态模型与稳态模型在仿真过程中的区别,明确了两种模型的适用场合。实验结果表明:该动态模型能很好地预测联供模型在过热保护阶段、启动阶段和冷却阶段的性能以及模块各部分的工质温度变化。当过热保护控制触发时,缸套水温度产生剧烈的波动,波动幅度约为7℃。模拟结果表明:该动态模型能较好地模拟过热保护阶段联供模块的热力输出性能。对于动态模型,当启停时间间隔从0.25h增加到2h时,热量输出的累积预测误差从8.48%减小到0.42%。而总热效率的累积预测误差从11.57%减小到1.35%。由于考虑了动态过程,当启停时间间隔为0.5h时,动态模型相对于稳态模型热量输出的累积预测误差减小了 5.18%。同时,总热效率的误差减小了 3.20%。稳态模型和动态模型均高估了联供模块的实际性能,其高估程度随着启停时间间隔的增加而减少。(4)对直接式水箱进行了动态建模,并进行了实验验证。通过模拟仿真对直接式与间接式水箱蓄热、蓄冷时内部热分层的动态变化情况进行研究分析。实验结果表明,过热保护系统的启停虽然对机组的出水温度造成很大的波动,但对水箱上部的温度变化影响较小,水箱起到很好的缓冲隔离作用。模拟结果表明,蓄热时:对于直接式水箱,由于蓄能与放能模式的不定时切换,水箱内部流体的流量与流向不断发生变化,温度层之间的温差在运行过程中会有很大的变化;对于间接式水箱,由于流体流向是固定,其温度分层在整个模拟过程中显得更加稳定。放能速率较大时,间接式水箱为了保持相应的蓄能量,传热温差会变大。此时,直接式水箱的供水温度都较大幅度地高于间接式水箱的。使用直接式水箱时,应尽量避免高低温水混合带来的(?)损,需要更精细的控制手段来实现。而使用间接式水箱时,则是应该提高换热器的传热系数以减少传热温差带来的(?)损,需要优化设计来解决。蓄热时对避免(?)损的要求更低,水箱单位体积工质“当量蓄冷容量”较小。而蓄冷时则对避免(?)损的的要求更高,水箱单位体积的蓄冷容量较大。(5)研究了蓄能水箱温度分层性能与位置(蓄冷或蓄热)、热驱动制冷机容量和工质流量分配系数等设计参数对冷热电联供系统性能的影响。结果表明:在水箱温度分层对系统性能的影响方面,系统使用蓄热水箱时的节能性PESR和经济性CSR均比蓄冷水箱的好;对于直接式水箱,其系统性能随着分层数的增加先提高后变差,而对于间接式水箱则是一直提高。在蓄热情况下热驱动制冷机容量的影响方面,对于直接式蓄能水箱,当吸收式制冷机容量为40kW时,系统的性能达到最优。而对于间接式蓄能水箱,则系统性能随着其容量的增大而变好。当吸收式制冷机的容量为100kW时,间接式水箱下的联供系统性能好于直接式水箱的。在蓄冷情况下流量分配系数kchw影响方面,对于直接式水箱,在kchw在0.2到0.9之间变化时,其系统性能只在小范围内变化。而增加到1.0时,其系统性能突然变好;对于间接式水箱,系统的性能随着kchw的增加而变差。