基于NSGA-Ⅱ多目標遺傳算法小型分布式能源系統(tǒng)設計優(yōu)化.pdf

1、小型分布式能源系統(tǒng)是指容量在50kW以下，就地提供冷、熱、電和熱水負荷。由于減少了能量輸送環(huán)節(jié)的損失，小型分布式能源系統(tǒng)可高效為小規(guī)模用戶提供負荷需求。但由于供能設備多，且負荷波動大，需要對系統(tǒng)部件進行優(yōu)化設計。因此本文開展基于NSGA-II多目標遺傳算法小型分布式能源系統(tǒng)設計優(yōu)化的研究。
　　本文以大連市某小型居民建筑為對象，按照確定的圍護結構，采用DeST軟件，得到該建筑的冷、熱、電及生活熱水負荷分別為15.2kW、16.5k

2、W、14.2kW及1.9kW。通過確定建筑在工作日、周末的逐時內(nèi)、外熱擾，計算了建筑夏、冬季典型日逐時負荷。
　　根據(jù)計算對象的氣候特點和負荷特征，在分析比較常見的分布式能源系統(tǒng)的基礎上，提出了一種太陽能和天然氣混合供能的小型分布式能源系統(tǒng)。并對系統(tǒng)中碟式太陽能斯特林熱發(fā)電模塊、VM循環(huán)熱泵、蓄能裝置及換熱器進行了建模。
　　在給定熱源溫度、循環(huán)平均壓力、冷熱腔容積比和轉速范圍下，應用NSGA-II遺傳算法，對VM循環(huán)熱泵進

3、行了多目標優(yōu)化。當熱源溫度973.84K，循環(huán)平均壓力7.06×108Pa，冷熱腔容積比26.72和408.98rpm轉速時，系統(tǒng)具有COP和?效率ηe的綜合最佳。此時?效率為0.215，COP為3.17。該工況的靈敏度分析表明：熱源溫度對目標函數(shù)的影響比重較高，冷熱腔容積比與轉速作用相對較小，循環(huán)平均壓力引起的變動最小。因此在實際運行中，應首先保證熱源溫度恒定。
　　以年總費用和年CO2、NO2排放量為目標函數(shù)，以負荷間的能流平

4、衡、設備的性能為約束，得到了系統(tǒng)設備容量配置的Pareto最優(yōu)解集。其中年總排放量最小為方案1，年總費用最小為方案3。通過TOPSIS優(yōu)選法得到方案2為最優(yōu)方案，此時系統(tǒng)的容量配置為：碟式太陽能斯特林發(fā)電系統(tǒng)容量為14.2kW，VM循環(huán)熱泵為23kW，儲電設備為10.5kWh，蓄熱水箱9.89kWh。
　　最后與傳統(tǒng)分供系統(tǒng)對比，本文得到的構建系統(tǒng)最優(yōu)方案解集具有運行節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢。方案1、2和3的年運行費用分別節(jié)約50.59%、