北极星智能电网在线讯:1、研究背景
近几年来,环境污染、能源短缺的问题日益突出。节能减排,势在必行。在智能电网园区中,一般包含冷、热、照明、机械等多种形式的负荷,同时也包含风、光、电、地热等多种形式的能源。如何将这些能源和负荷合理组织起来,实现多能源梯级利用,降低电网园区总的能耗成本,是摆在研究者面前的一个难题。
利用夹点算法的基本思想,对换热网络进行梯级改造,是实现能源优化利用的一个行之有效的方法。夹点算法最早是由LinnhoffB等提出,应用于化工生产的算法。许多研究表明,夹点算法同样适用于其它形式的能源。而在实际的生产中,已有人将其应用于热电联产中,并取得了较为理想的效果。
智能电网园区使精细化地考量每一台设备的能耗成为可能。本文从用电的角度出发,综合分析各种形式的能耗,而不再局限于化工生产的热能,利用夹点方法的基本原理,考察非流体设备和电能的基本特性,提出了面向智能电网园区的能源分析方法。
2、夹点算法
将生产中的吸热环节和放热环节分别简化为冷流和热流。能源最理想的应用方式,应当是热流放出的热量恰好都被冷流吸收。但是,由于受热力学第二定律的限制,热流必须比冷流高出一定的温度,才能实现余热的回收。这样,我们必须让冷热流按一定的规则进行交换,也就是冷流的高温部分与热流的高温部分换热;冷流的低温部分与热流的低温部分换热。这个过程很像实验室中冷凝管,逐段地进行余热利用。而在实际生产中,冷热流在换热时,必须要高于一个温差值。所以我们需要平移冷流,以确保每个换热点的温差在极限值以上。冷热流的温差达到这个极限值的点,就被称为夹点。这个算法,就是夹点算法。
3、面向非流体设备的算法
3.1非流体设备
夹点算法广泛应用于化工生产中。这些场景下,考察的对象往往是某一类流体。随着流体走完全部工艺过程,能量的交换也随之完成。但在考察智能电网园区等系统时,面临两个问题。一是,园区中往往存在光伏发电、风力发电、燃气等多类型的能源结构。单纯地通过夹点算法,难以清洁用能。另一个问题是,智能电网中,往往存在空调、供暖、照明、机械负荷等多类型的负荷。这些设备的特征是不具有流动性,其温度在短时间内是可以视为一成不变的。我们称这些设备为非流体设备。可以看出,非流体设备的能耗特征在温焓图中是无法表示出来的。因此,对于包含有非流体设备的电网园区,通过理想的流体间能量交换,不能解决能源优化利用的问题。针对非流体设备的特点,对夹点算法进行改进,使其能够应用于智能电网园区,是非常有必要的。
