【摘 要】
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分布式能源系统因能实现能源阶梯利用且易与可再生能源集成,具有高效性和环保优势,近年来成为国内外研究热点。在夏热冬冷地区并网不上网模式下,仅依靠天然气冷热电联产系统不足以满足用户冷、热需求,需要辅助供冷供热系统,土壤源热泵(GSHP)可作为一个高效的辅助冷热源系统,蓄能系统(TES)可储存余热产生的多余的冷、热,可提高系统综合能源利用率。因此,本课题提出一种新的集成地源热泵与蓄能系统的分布式能源系统
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分布式能源系统因能实现能源阶梯利用且易与可再生能源集成,具有高效性和环保优势,近年来成为国内外研究热点。在夏热冬冷地区并网不上网模式下,仅依靠天然气冷热电联产系统不足以满足用户冷、热需求,需要辅助供冷供热系统,土壤源热泵(GSHP)可作为一个高效的辅助冷热源系统,蓄能系统(TES)可储存余热产生的多余的冷、热,可提高系统综合能源利用率。因此,本课题提出一种新的集成地源热泵与蓄能系统的分布式能源系统(CCHP+GSHP+TES系统),并依托华中科技大学校园建筑群,基于TRNSYS仿真平台,评估其能效性、经济性与环保性,并与传统分供系统、补燃型分布式能源系统(补燃型CCHP系统)、以地源热泵系统为辅助冷热源无蓄能装置的分布式能源系统(CCHP+GSHP系统)比较。此外,部分现有研究中蓄能装置为理想模型,忽略蓄能系统动态特征,该类做法简单但存在较大误差,因此本研究通过分析采用理想蓄能模型(CCHP+GSHP+(理想)TES系统)的系统性能考察采用理想蓄能模型的影响。结果表明:1)在能效性方面,CCHP+GSHP+TES系统具有较好的能效性,综合能源利用率为99.02%,比补燃型CCHP系统(68.53%)提高了30.49%,比CCHP+GSHP系统(98.79%)提高0.23%;以传统分供系统为基准,CCHP+GSHP+TES系统的节能率为25.06%,比补燃型CCHP系统(-0.24%)节能率提高25.3%,相比CCHP+GSHP系统(24.39%)节能率提高0.67%,以CCHP+GSHP系统为基准,CCHP+GSHP+TES系统相比CCHP+GSHP系统节能潜力提高2.75%。2)在经济性方面,CCHP+GSHP+TES系统具有较好的经济性,相比于传统分供系统年总费用节约率为27.50%,投资回收期为4.38年,比补燃型CCHP系统(9.38年)回收期可减少5年,比CCHP+GSHP系统(4.25年)回收期增加0.13年。3)在环境效益方面,本文研究对象CCHP+GSHP+TES系统具有较好的环境效益,二氧化碳总排放量为4.89万吨,以传统分供系统为基准,比传统分供系统二氧化碳减排率为42.07%,比补燃型CCHP系统(24.12%)二氧化碳减排率提高17.95%,比CCHP+GSHP系统(41.48%)二氧化碳减排率提高0.59%,以CCHP+GSHP系统为基准,CCHP+GSHP+TES系统比CCHP+GSHP系统二氧化碳减排率潜力提高1.42%。综合分析表明,在以电定热模式下,CCHP+GSHP+TES具有较好的能效性、经济性与环保效益,由于蓄能系统利用率较低,相比CCHP+GSHP系统优势有限。当采用理想蓄能模型时,CCHP+GSHP+TES系统性能评估存在较大偏差,(综合能源利用率增加0.59%,节能潜力提高3.15%,投资回收期减少0.08年,二氧化碳减排潜力提高1.57%),系统性能被过高估计,因此在性能分析与设计优化时,推荐采用动态蓄能模型。
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