区域能源规划中分布式三联供系统站点及管网的布局优化

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传统城市能源规划通常不考虑采用分布式能源系统,而是对供热、供电和供气等能源供应方式单独进行专项规划,通常这样的系统能源供应方式单一,设备容量设计过大,不能实现能源的高效综合利用。不同于传统城市能源规划,区域能源规划通常采用分布式能源系统进行供能,会综合考虑多个用能对象的能耗情况,通过综合能源系统对能源进行有效调配,提高能源的综合利用率,区域能源系统有良好的经济效益。
  区域能源规划的核心问题是确定能源站的个数和每个子能源站的供能范围。区域能源系统通常由多个子能源系统组成,子能源系统的经济平衡受子区域范围的影响,而规划区能源系统的整体经济性是由多个子能源系统的经济性决定的。本文通过子区域布局组合的对比分析,研究了子区域供能范围对子系统经济性的影响,以及子能源站个数对全区能源系统经济性的影响。
  在进行布局组合的研究过程中,首先本文统计了全规划区1.43平方公里范围内153栋建筑的信息,总建筑面积为315.67万m2,建筑类型分居住、商业、办公三类,建筑面积占比分别为44.6%、19.1%和36.3%。采用DesignBuilder进行建筑能耗预测,模拟结果表明:居住建筑能耗密度低,用能集中在非上班时间;商业及办公建筑能耗密度高,用能集中在上班时间,在用能时段,办公建筑能耗波动较大,商业建筑能耗波动较小。
  其次,本文利用软件LINGO和MATLAB建立了三联供系统模型和管网系统模型,同时进行了建筑类型组成对三联供系统经济性影响的研究。研究结果表明:在总建筑面积保持不变的情况下,当办公类型建筑面积比例下降时,三联供系统的投资回收期有减少的趋势。当居住类型建筑面积比例上升时,三联供系统的投资回收期有减少的趋势。
  最后,本文通过MATLAB划分子区域,并进行了布局组合研究。结果表明:能源站个数设置为8个比较合适,当设置的站点个数减少时,各子能源站覆盖范围增大,虽然三联供系统经济性会提高,但是管网投资及运行费用会显著上升,全区系统的整体经济性呈下降趋势;商业与居住混合表现出最好的经济性,当居住面积占比在64.0%到93.9%之间时子系统三联供回收期可以控制在5年以内;总建筑面积大的子区域,总投资回收期一般较高,总建筑面积在100万m2以下的子系统,总回收期一般在15年以内,总建筑面积在100万m2到150万m2的子系统,总回收期一般在10-15年,总建筑面积在150万m2以上的子系统,总回收期一般在15年以上。
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