【摘 要】
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多能互补是统筹资源、能源与用能需求,缓解能源供需矛盾,合理保护自然资源,促进生态环境良性循环的低碳、高效能源利用方式。能源与交通融合是国家“十四五”交通科技规划中的重点方向。寒地高速公路服务区和收费站往往远离城市主供热管网和电网,如何实现经济、清洁、低碳、安全用能是需要关注和解决的问题。针对服务区采用煤供暖造成环境污染,电锅炉供暖经济性差,空气源热泵系统供暖低温适应性差,用电价格较高且不享受峰谷平
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多能互补是统筹资源、能源与用能需求,缓解能源供需矛盾,合理保护自然资源,促进生态环境良性循环的低碳、高效能源利用方式。能源与交通融合是国家“十四五”交通科技规划中的重点方向。寒地高速公路服务区和收费站往往远离城市主供热管网和电网,如何实现经济、清洁、低碳、安全用能是需要关注和解决的问题。针对服务区采用煤供暖造成环境污染,电锅炉供暖经济性差,空气源热泵系统供暖低温适应性差,用电价格较高且不享受峰谷平电价,光伏夜间无法工作的问题,提出了光伏驱动的空气源热泵耦合移动式储热供暖方式,建立了多能耦合的供暖能源系统、主要用能设备分级模型,确定了系统配置和优化边界条件、原则,获得了系统优化构建、经济运行方案。首先,研究了高速公路收费站服务区系统内部的用能特性以及能量流动方式,构建了反应系统能量流动的物理模型以及各设备数学模型,分析了移动式储热设备储放热性能规律,提出了以移动式储热设备为基础的光伏加蓄电池组,光伏加网电两种驱动空气源热泵的配置方案。其次,以哈尔滨地区气象参数与日照辐射参数为背景,采用粒子群算法对系统进行优化配置,修正了空气源热泵系统对耦合储热车后机组制热性能参数曲线。得到了光伏驱动的空气源热泵耦合移动式储热供暖方式下,不同出水温度空气源热泵最佳运行温度和COP值。再次,依据典型季节的月、日、小时动态气候变化与光照强度变化数据,对系统运行和优化调度进行了优化分析。结果表明:与网电驱动空气源热泵供暖方式比较,得到空气源热泵在两种方案下出力占比分别为52.3%,44.6%,移动式储热车出力占比分别为47.7%,55.4%。本系统可实现年度运行总经费节约16.2%,每年节约标煤1592.72t。本文所提出的光伏驱动空气源热泵耦合移动式储热供暖系统,对于寒地高速公路服务区具有良好的经济性,且系统达到零碳排放,具有良好的环保效应。
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