Optimierung der Betriebsstrategie eines kombinierten Kühl-, Heiz- und Stromversorgungssystems auf Basis der Energiespeichertechnologie

Nachricht

HeimHeim / Nachricht / Optimierung der Betriebsstrategie eines kombinierten Kühl-, Heiz- und Stromversorgungssystems auf Basis der Energiespeichertechnologie

Dec 04, 2023

Optimierung der Betriebsstrategie eines kombinierten Kühl-, Heiz- und Stromversorgungssystems auf Basis der Energiespeichertechnologie

Wissenschaftliche Berichte Band 13,

Scientific Reports Band 13, Artikelnummer: 2928 (2023) Diesen Artikel zitieren

1280 Zugriffe

1 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Die Energiespeichertechnologie ist der Schlüssel zur Umsetzung einer CO2-Emissionspolitik. Der Zweck des Papiers besteht darin, die Gesamtleistung des kombinierten Kühl-, Heiz- und Strom-Erdwärmepumpensystems (CCHP-GSHP) durch die Batterie zu verbessern. Durch die Steuerung der Arbeit der Stromerzeugungseinheit wird eine neue Betriebsstrategie (der Zweipunktbetrieb) vorgeschlagen. Die Stromerzeugungseinheit verfügt über zwei Betriebsmodi: Nichtbetrieb und Betrieb mit Nenneffizienz durch die Stromspeicherbatterie. Die neue Betriebsstrategie wird mit dem herkömmlichen BHKW-GSHP ohne Batterie verglichen. Zu den Optimierungszielen gehören die Primärenergieeinsparquote, die Reduktionsquote der Kohlendioxidemissionen und die jährliche Gesamtkosteneinsparquote. Als Referenzsystem dient das unabhängige GSHP-System. Zur Lösung des Optimierungsproblems werden multipopulationsgenetische Algorithmen ausgewählt. Für eine Fallstudie wird ein Hotelgebäude ausgewählt. Die optimale Konfiguration des Kupplungssystems wird anhand der elektrischen Laststrategie berechnet. Schließlich zeigen die Ergebnisse, dass das KWK-GSHP-System unter der neuen Betriebsstrategie im Vergleich zum herkömmlichen KWK-GSHP eine bessere Leistung aufweist (die Primärenergieeinsparquote steigt um 5,5 %, die jährliche Reduzierung der Kohlendioxidemissionen steigt um 1 %); die jährliche Gesamtkostenreduktionsquote steigt um 5,1 %. Dieses Papier bietet Referenzen und Vorschläge für die Integrations- und Betriebsstrategie von CCHP-GSHP in der Zukunft.

Da die Energie- und Umweltsituation immer ernster wird, wird Energieeinsparung und Emissionsreduzierung zunehmend Aufmerksamkeit geschenkt1. Das KWK-System kann eine mehrstufige Energienutzung erreichen und die Kohlenstoffemissionen wirksam senken2. Seine Vorteile haben zu einer raschen Entwicklung in den Bereichen Energieeinsparung und Umweltschutz geführt3. Nojavan et al.4 implementierten erneuerbare Energie in einem Mikroenergienetz, um dieses System zu modellieren. Zeng et al.5,6,7 verwendeten einen hybriden Partikelschwarm-Optimierungsalgorithmus und einen genetischen Algorithmus, um das KWK-System unter Berücksichtigung der Nichtlinearität der Ausrüstung dynamisch zu optimieren. Unter Berücksichtigung der Gerätekapazität und der Energiezuteilung des Systems wurden die Optimierungsergebnisse durch einen Vergleich mit dem herkömmlichen System in drei Aspekten überprüft: Energieeinsparungsrate, Kohlendioxid-Reduktionsverhältnis und jährliche Gesamtkosten. Soheyli8 erwog ein neuartiges KWK-System, das Photovoltaikmodule, Windturbinen und Festoxidbrennstoffzellen als Hauptgründe umfasste. Lu et al.9 schlugen eine saisonale Betriebsstrategie des verteilten Energiesystems vor, die einen analytischen Hierarchieprozess zur Bestimmung des Gewichts und einen Hybridalgorithmus zur Partikelschwarmoptimierung zur Differenzialentwicklung zur Lösung des Modells verwendete. Feng et al.10 untersuchten die Leistung des Systems aus der Perspektive verschiedener Kühlmethoden und optimierten das KWK-System auf Basis eines Hybridkühlers. Su et al.11 optimierten und analysierten die wichtigsten Betriebsparameter des KWK-GSHP-Systems auf der Grundlage der umfassenden Vorteile von Wirtschaftlichkeit, Energieeinsparung und Umweltschutz. Chu et al.12 betrachteten die Kohlenstoffsteuer als Zielfunktion und verglichen die Vor- und Nachteile des gemeinsamen Versorgungssystems von KWK und GSKW für verschiedene Gebäudetypen. Yan et al.13 entwarfen eine neue KWK-Mikronetzstruktur mit Druckluft-Energiespeicherung, wobei sie hauptsächlich die Energienutzung und die Energiekaskadennutzung berücksichtigten. Li et al.14 verglichen das gekoppelte CCHP-GSHP-System mit Wärmetauscher mit dem CCHP-GSHP-System ohne Wärmetauscher. Zhang et al.15 verglichen die Vor- und Nachteile von vier Kühlmethoden, nämlich abwärmebetriebener Absorptionskühlschrank, elektrischer Kühlschrank, Gasabsorptionskühlschrank und Erdwärmepumpe, im KWK-System. Arabkoohsar und Sadi verbesserten die Hybridkonfiguration eines Stromerzeugungssystems. Das System verfügt über eine gute Gesamtleistung zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen16; Sadi et al.17,18 analysierten die Vorteile der Nutzung von Solarenergie und Biomasseenergie in Indien; Shoeibi et al.19 analysierten und fassten die Anwendung von Solarenergie in Energiesystemen zusammen.

Jüngste Studien haben Fortschritte bei den Integrationsschemata und Optimierungsalgorithmen von KWK-Systemen erzielt. Es gibt jedoch immer noch viele Probleme, einschließlich der Änderung der Systemkonfiguration und der Betriebsstrategie. Der Punkt wurde nicht mehr berücksichtigt, dass das Vorhandensein der Speicherbatterie die Effizienz der Stromerzeugungseinheit (PGU) im KWK-GSHP-System verbessern kann. In diesem Dokument wird die Batterie zur Speicherung von PGU-Strom verwendet und die PGU übernimmt die Zweipunkt-Betriebsstrategie für das CCHP-GSHP-System. Um den Lastschwankungen des Gebäudes gerecht zu werden und die Gesamtleistung des gekoppelten Systems zu verbessern, ist das System mit einer Batterie ausgestattet, um die Regelungsfähigkeit des Systems zu verbessern. Dies wirkt sich positiv auf die Verbesserung der Effizienz des gesamten Systems aus. Der Fall eines Hotelgebäudes in Changsha wird untersucht, um die optimale Konfiguration zu erreichen. Zur Berechnung wurde der Multipopulationsgenetische Algorithmus (MGA) verwendet.

Das GSHP-System gilt als Referenzsystem für das Entwurfssystem und seine Entwurfsergebnisse sind in Abb. 1 dargestellt.

Unabhängiges GSHP-System.

Das GSHP-System stellt die vom Gebäude benötigte Kühl- und Heizlast bereit. Der vom Gebäude benötigte Strom. Der für das Gebäude und die Anlage benötigte Strom wird aus dem Stromnetz bereitgestellt. Die Stromversorgungsbilanz des Systems wird wie folgt beschrieben:

Dabei ist \(E\) der Strombedarf des Gebäudes, \(E_{GSHP,er}\) der Strombedarf für den Betrieb des gesamten Systems und \(E_{GSHP}\) die Stromlast von das treibende GSHP-System, das ausgedrückt werden kann als:

wobei \(Q^{c}\) und \(Q^{h}\) die Kühlkapazität bzw. Wärmekapazität des Gebäudes bezeichnen. \(COP_{GSHP}\) stellt die Kühl- und Heizeffizienz des GSHP-Systems dar und könnte wie folgt definiert werden2:

wobei \(COP_{gshp}^{\max }\) den Nennwirkungsgrad von GSHP darstellt und \(\eta_{gshp}\) der Teillastkoeffizient von GSHP im Referenzsystem ist, der wie folgt geschrieben werden kann:

wobei \(Q_{gshp}^{\max }\) die Nennkapazität des GSHP ist, die Gleichung steht für Kühlung oder Heizung. Unter Berücksichtigung der Energieumwandlung und -übertragung beträgt der Hauptenergieverbrauch des Systems pro Stunde

wobei \(\eta_{E}\) und \(\eta_{T}\) die Erzeugungseffizienz bzw. Übertragungseffizienz sind.

Als Vergleichssystem des Entwurfssystems wird das herkömmliche GSHP-System in Verbindung mit Kühl-, Heiz- und Stromversorgungssystem betrachtet. Die Entwurfsergebnisse sind in Abb. 2 dargestellt.

Traditionelles KWK-GSHP-System.

Die Leistungsbilanzformel des traditionellen KWK-GSHP-Systems lautet wie folgt:

wobei \(E_{grid}\) der Stromverbrauch des Netzes ist, \(E_{pgu}\) die von der PGU gelieferte Leistung bezeichnet, \(E\) der Stromlastbedarf des Gebäudes ist, \( E_{er}\) ist der Leistungsbedarf des Systems während des Betriebs und \(E_{gshp}\) ist der Leistungsbedarf des GSHP, der wie folgt definiert werden kann:

wobei \(Q_{gshp}^{c/h}\) die Kühl- oder Heizversorgung durch das GSHP ist und in Gleichung geschrieben werden könnte. (8):

Dabei bezeichnet \(m\) den Anteil der von GSHP gelieferten Kühl- bzw. Heizmenge am Kühl- bzw. Heizlastbedarf des Systems, der die Flexibilität des Systems bestimmt und als Optimierungsvariable gewählt wird. Der Teil der Erdwärmepumpe ist beim herkömmlichen KWK-GSHP-System und beim Referenzsystem derselbe:

wobei \(\eta_{gshp}\) der Teillastkoeffizient von GSHP ist und in Gleichung geschrieben werden könnte. (10).

wobei \(Q_{gshp}^{\max }\) die Nennkapazität des GSHP ist. Die Nennkapazität der PGU bestimmt, ob das System die kaskadenartige Energienutzung effizient realisieren kann. Daher wird es auch als Optimierungsvariable im System gewählt und das von der PGU verbrauchte Erdgas beträgt:

wobei \(E_{pgu}\) die tatsächliche Stromerzeugung der PGU ist und wie folgt ausgedrückt werden kann20:

Der Parameter t kann die Stromerzeugungseffizienz der PGU effektiv verbessern und eine entscheidende Rolle bei der Verbesserung der Effizienz des gesamten Systems spielen. Der Parameter f ist der Teillastkoeffizient der PGU und wird als Entscheidungsvariable gewählt, die wie folgt geschrieben werden kann:

Dabei ist \(E_{pgu}^{\max }\) die Nennstromerzeugung der PGU und \(\eta_{pgu}^{f}\) der Wirkungsgrad der Stromerzeugung. Das thermische Gleichgewicht des gekoppelten Systems kann ausgedrückt werden als:

wobei \(Q\) für die regenerierte Wärme steht. \(\eta_{tst}\) ist der Wärmeverlustkoeffizient des Wärmespeichers pro Stunde und \(\eta_{rec}\) ist der Wirkungsgrad des Wärmerückgewinnungssystems. \(COP_{ab}\) kann ausgedrückt werden als:

Der Gasverbrauch des Kessels lässt sich wie folgt berechnen:

Das Schema des Zwei-Betriebs-Modell-CCHP-GSHP-Systems mit Akkumulator in der PGU ist in Abb. 3 dargestellt. Die Leistungsbilanzformel des Zwei-Betriebs-Modell-CCHP-GSHP-Systems lautet wie folgt:

\(E_{grid}\) ist die Stromverbrauchsmenge des Netzes, \(E_{pgu}\) ist die von der PGU bereitgestellte Strommenge und \(E\) ist die erforderliche Stromlast des Gebäude. \(E_{bat}^{out}\) bezeichnet die aus dem Akkumulator exportierte Strommenge und \(E_{bat}^{in}\) ist die in den Akkumulator importierte Strommenge. \(\eta_{in}\) und \(\eta_{out}\) sind die Ladeeffizienz und Entladeeffizienz der Batterie21. Im Zweipunkt-Betriebsmodell des CCHP-GSHP-Systems bestimmt die Kapazität des Akkumulators (Batmax) die Regelfähigkeit des Systems und wird als Optimierungsvariable übernommen.

KWK-GSHP-System mit Zweipunktbetrieb.

Zur Verbindung zwischen den AC- und DC-Bussen wird ein bidirektionaler Wechselrichter mit einem Wirkungsgrad \(\eta_{c}\)22 verwendet. Dann wird der Wechselstrom von der PGU in Gleichstrom umgewandelt, um die Batterie zu laden, und der Rest des Gerätemodells entspricht dem traditionellen System. Zu den Optimierungsvariablen gehören die Nennkapazität der PGU und die Lastrate des GSHP, während die Startparameter der PGU nicht berücksichtigt werden, da der Betriebsmodus der PGU bestimmt wurde. \(E_{pgu}\) ist die tatsächliche Stromerzeugung der PGU und kann wie folgt ausgedrückt werden:

Genetische Algorithmen, die auch als genetische Standardalgorithmen bezeichnet werden können, wurden erstmals 1975 von John Holland vorgeschlagen. Der genetische Multipopulationsalgorithmus basiert auf dem genetischen Standardalgorithmus. Es durchbricht jedoch den Rahmen, sich bei der genetischen Evolution nur auf eine einzige Population zu verlassen, und führt mehrere Populationen ein, um gleichzeitig nach den optimalen Ergebnissen zu suchen. Jede Population verfügt über unterschiedliche Kontrollparameter und erreicht unterschiedliche Suchziele. Verschiedene Bevölkerungsgruppen beeinflussen sich gegenseitig durch migrantische Akteure. Um Elite-Individuen zu gewinnen, wird die manuelle Auswahl verwendet. Das letztendlich beste Ergebnis ist der kombinierte Effekt der Koevolution aller Populationen. Mehrere Populationen, der genetische Algorithmus, werden entwickelt, um die Nennkapazität des Hauptmotors und des Kupplungssystems in der Heiz-/Kühllastrate der Quellenwärmepumpe und der Speicherkapazität für die Systementscheidungsvariablen für die Gesamtoptimierung zu optimieren. Das Optimierungsziel berücksichtigt die Energie-, Umwelt- und Wirtschaftsindikatoren und nutzt die MATLAB-Software, um den gesamten Berechnungsprozess zu realisieren.

Primärenergie-Einsparquote

Als Energieindex wurde die jährliche Primärenergieeinsparrate gewählt. Der Energieverbrauch des gekoppelten Systems umfasst Erdgas, das von PGU und Kesseln verbraucht wird, sowie fossile Brennstoffe, die von Stromnetzen verbraucht werden. Es kann ausgedrückt werden als:

Dabei ist \(F_{CCHP}\) der jährliche fossile Energieverbrauch des gekoppelten Systems, \(F_{pgu}^{n}\) der Erdgasverbrauch pro Stunde durch die PGU, \(F_{b}^ {n}\) ist die Menge des Erdgasverbrauchs pro Stunde durch den Kessel und \(F_{Grid}^{n}\) ist die Menge des Verbrauchs fossiler Brennstoffe pro Stunde im Stromnetz. Der Energieverbrauch des Das Referenzsystem, das den Verbrauch fossiler Brennstoffe im Stromnetz einschließt, kann wie folgt ausgedrückt werden:

Dabei ist \(F_{GSHP}^{{}}\) der jährliche Verbrauch fossiler Energie im Referenzsystem und \(F_{GSHP,grid}^{n}\) die Menge des Verbrauchs fossiler Brennstoffe pro Stunde das öffentliche Stromnetz. Folglich kann die jährliche Energieeinsparrate wie folgt geschrieben werden:

Dabei ist \(P_{Energie}\) die Primärenergieeinsparrate des KWK-Systems, \(F_{GSHP}^{{}}\) der jährliche Energieverbrauch des Referenzsystems und \(F_{CCHP}\ ) ist der jährliche fossile Energieverbrauch des gekoppelten Systems.

Reduzierungssatz der jährlichen Gesamtkosten

Als Wirtschaftsindikator werden die jährlichen Gesamtkosten gewählt, die Erdgaskosten, CO2-Steuer und jährliche Anfangsinvestitionen umfassen und wie folgt berechnet werden können.

Dabei sind \(CR_{CCHP}\) die gesamten jährlichen Gesamtkosten des gekoppelten Systems, \(N_{Gas}\) die Kosten für Erdgas pro Kilowatt pro Stunde und \(N_{Grid}\) die Einheit Kosten des öffentlichen Stromnetzes, \(ER_{CCHP}\) ist der jährliche CO2-Ausstoß des gekoppelten Systems, \(E_{grid}^{n}\) ist der Stromverbrauch im öffentlichen Stromnetz und \ (T\) stellt die Kohlenstoffsteuer dar. \(Ca_{k}\) ist die Einheitskapazität der Ausrüstung in einem gekoppelten System, \(Co_{k}\) sind die Stückkosten der Ausrüstung und \(y\) ist die Anzahl der Ausrüstungsteile. \(P\) ist die Kapitalrendite und könnte in Gleichung definiert werden. (28).

Dabei ist \(I\) der Zinssatz und \(d\) die Lebensdauer der Ausrüstung; Gehen Sie davon aus, dass \(I\) und \(d\) für alle Geräte in dieser Arbeit gleich sind. Dann werden die jährlichen Gesamtkosten des Referenzsystems in Gl. (29) und die Reduktionsrate der jährlichen Gesamtkosten kann in Gl. (30).

Reduktionsrate der jährlichen CO2-Emissionen

Als Umweltindikator wird die jährliche CO2-Emissionsrate gewählt. Die CO2-Emissionsrate des gekoppelten Systems umfasst den Verbrauch von Erdgas durch die PGU und den Kessel sowie den Verbrauch fossiler Brennstoffe durch das öffentliche Stromnetz, der wie folgt ausgedrückt werden kann:

Dabei sind \(ER_{CCHP}\) die jährlichen CO2-Emissionen des gekoppelten Systems, \(M_{Gas}\) die CO2-Emissionen pro Erdgaseinheit und \(M_{Grid}\) die CO2-Emissionen pro Einheit Stromnetz. Die CO2-Emissionen des Referenzsystems beinhalten den Verbrauch fossiler Brennstoffe im öffentlichen Stromnetz und können wie folgt ausgedrückt werden.

wobei \(E_{GSHP,grid}^{n}\) der Stromverbrauch pro Stunde des Referenzsystems ist. Daher kann die Reduktionsrate der jährlichen CO2-Emissionen als Gleichung ausgedrückt werden: (33) zeigt.

Gesamtleistung

Um die Gesamtleistung des gekoppelten Systems widerzuspiegeln, werden die Energie-, Wirtschafts- und Umweltindikatoren zu folgenden Ausdrücken zusammengefasst:

wobei \(\delta_{1}\), \(\delta_{2}\) und \(\delta_{3}\) Gewichtungsfaktoren sind, die \(0 \le \delta_{1}\) erfordern, \ (\delta_{2} \le 1\), \(\delta_{3} \le 1\) und \(\delta_{1} + \delta_{2} + \delta_{3} \le 1\) . Diese Werte repräsentieren die Bedeutung von Energie-, Wirtschafts- und Umweltindikatoren. Laut Literatur werden \(\delta_{1}\), \(\delta_{2}\) und \(\delta_{3}\) zu gleichen Teilen auf 1/3 gesetzt, was bedeutet, dass die Umwelt- und Wirtschaftsindikatoren sind gleichermaßen wichtig. Der Zweck der Optimierung eines Modells besteht darin, den Maximalwert des Modells zu ermitteln. In dieser Arbeit wird das Maximierungsproblem in ein Minimierungsproblem umgewandelt. Daher wird das Optimierungsziel dieses Modells wie folgt ausgedrückt:

Zur Validierung des vorgeschlagenen Optimierungsmodells wird ein Hotelgebäude ausgewählt. Das Hotelgebäude befindet sich in der Stadt Changsha. Mithilfe der Software Energy Plus wird die stündliche Heiz- und Kühllast des Gebäudes simuliert. Die Ergebnisse sind in Abb. 4 dargestellt.

Jährliche Belastungen eines Gebäudes.

Systemkosten und Energiepreise sind in Tabelle 1 dargestellt; Die Parameter der Systemausrüstung sind in Tabelle 2 aufgeführt. und Energie-Kohlenstoffemissionen sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Wie in den Abb. gezeigt. 5 und 6: Wenn die PGU die Zweipunkt-Betriebsstrategie für das CCHP-GSHP-System verwendet, ist die Stromerzeugungseffizienz am höchsten und die Batterieeffizienz relativ hoch, was eine gute Anpassung für das System darstellt. Die PGU hat mit hoher Effizienz bei der Intervallarbeit viel Unterstützung geleistet. Daher verringert sich der Platz für die Wiederauffüllung des Stromnetzes erheblich und die Kapazität der PGU erhöht sich nicht wesentlich. Unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und des Umweltschutzes wird die Gesamtleistung des gesamten Systems verbessert.

Jährliche Stromverteilungen des traditionellen KWK-GSHP-Systems.

Jährliche Stromverteilungen des Zweipunktbetriebs-KWK-GSHP-Systems.

Wie aus dem Vergleich zwischen Abb. In den Abbildungen 7 und 8 läuft die PGU mit der Zweipunkt-Betriebsstrategie für das KWK-System, was die Nutzungseffizienz des Wärmespeichertanks verbessert und eine gute Rolle bei der Regulierung und Bereitstellung weiterer Unterstützung für die PGU spielt, die mit hoher Effizienz arbeitet. Aufgrund der geringeren wirtschaftlichen Kosten der Stromquelle im Zweipunktbetrieb-KWK-GSHP-System wurde die Kapazität des GSHP weiter verbessert. Die Kühl-/Heizkosten sind relativ gering. Die Gesamtleistung des Systems wird verbessert.

Jährliche Wärmemengenverteilungen des traditionellen KWK-GSHP-Systems.

Jährliche Wärmemengenverteilungen des KWK-GSHP-Systems mit Zweipunktbetrieb.

Wie in Abb. 9 dargestellt, beträgt die Primärenergieeinsparungsrate des herkömmlichen KWK-GSHP-Systems im Vergleich zum Referenzsystem 27,7 %, die jährliche Gesamtkosteneinsparungsrate beträgt 37,5 %, die Reduzierungsrate der CO2-Emissionen beträgt 47,7 % die Gesamtleistung beträgt 37,7 %. Die Primärenergieeinsparungsrate des KWK-GSHP-Systems mit Batterien beträgt 33,2 %, die jährliche Gesamtkosteneinsparungsrate beträgt 38,5 %, die Reduzierungsrate der CO2-Emissionen beträgt 52,8 % und die Gesamtleistung beträgt 41,5 %. Daher weist das Zweipunkt-Betriebs-CCHP-GSHP-System mit Batterien eine um 5,5 %, 1 %, 5,1 % und 3,9 % höhere Primärenergieeinsparungsrate, CO2-Emissionsrate, jährliche Gesamtkosteneinsparungsrate und Gesamtleistung auf als die herkömmlichen Systeme KWK-GSHP-System bzw. Obwohl die Kosten aufgrund der zunehmenden Batterieausrüstung steigen, wurde im Hinblick auf die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs die Leistung aller Aspekte des gesamten Systems verbessert.

Optimierungszielwerte zweier Systeme.

Im Vergleich zum herkömmlichen KWKW-GSHP-System bietet das vorgeschlagene KWKK-GSHP-System mit Zweipunkt-Betriebsmodus in jeder Hinsicht Vorteile: 5,5 %, 1 %, 5,1 % und 3,9 % höher bei der Primärenergieeinsparungsrate und der CO2-Emissionsrate. jährliche Gesamtkosteneinsparungsrate bzw. Gesamtleistung. Die Ergebnisse zeigen, dass das optimierte Kupplungssystem energiesparender, umweltfreundlicher und wirtschaftlicher arbeiten kann und belegen die Wirksamkeit des Kupplungssystems, der Betriebsstrategie und der Optimierungsmethode.

Um den Schwankungen der Gebäudelast gerecht zu werden und die Kombinationsleistung des gekoppelten Systems zu stärken, bietet dieses Dokument eine bestimmte Referenz und einen Vorschlag für die anschließende Integration und Betriebsstrategie des KWK-GSHP-Systems.

Die im Rahmen der aktuellen Studie analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

Sadi, M. & Arabkoohsar, A. Technoökonomische Analyse netzunabhängiger solarbetriebener Kühlspeichersysteme zur Vermeidung der Verschwendung landwirtschaftlicher Produkte in heißen und feuchten Klimazonen. J. Sauber. Prod. 275, 124143 (2020).

Artikel Google Scholar

Deng, Y. et al. Eine neuartige Betriebsstrategie basierend auf dem Black-Hole-Algorithmus zur Optimierung des kombinierten Kühl-, Heiz- und Strom-Erdwärmepumpensystems. Energie 229, 120637 (2021).

Artikel Google Scholar

Deng, Y. et al. Ein neuartiges Off-Design-Modell zur Optimierung des kombinierten Kühl-, Heiz- und Stromversorgungssystems mit Hybridkühlern für verschiedene Betriebsstrategien. Energie 239, 122085 (2022).

Artikel Google Scholar

Sayyad, N., Kasra, S. & Kazem, Z. Risikobasierte Leistung der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), integriert mit erneuerbaren Energien, unter Verwendung der Informationslücken-Entscheidungstheorie. Appl. Therm. Ing. 159, 113875 (2019).

Artikel Google Scholar

Zeng, R. et al. Eine neuartige Methode, die auf einem genetischen Multipopulationsalgorithmus zur Optimierung des CCHP-GSHP-Kopplungssystems basiert. Energiewandler. Geschäftsführer 105, 1138–1148 (2015).

Artikel Google Scholar

Zeng, R. et al. Ein Off-Design-Modell zur Optimierung des KWK-GSHP-Systems unter Berücksichtigung der CO2-Steuer. Energiewandler. Geschäftsführer 189, 105–117 (2019).

Artikel Google Scholar

Zeng, R. et al. Optimierung und Leistungsvergleich von kombinierter Kühlung, Heizung und Strom/Erdwärmepumpe/Photovoltaik/Solarthermie bei unterschiedlichen Lastverhältnissen für zwei Betriebsstrategien. Energiewandler. Geschäftsführer 208, 112579 (2020).

Artikel Google Scholar

Saman, S., Mohamad, H. & Mehri, M. Modellierung eines neuartigen KWK-Systems einschließlich erneuerbarer Solar- und Windenergiequellen und Dimensionierung durch einen CC-MOPSO-Algorithmus. Appl. Energie 184, 375–395 (2016).

Artikel Google Scholar

Lu, S., Li, Y. & Xia, H. Studie zur Konfiguration und Betriebsoptimierung von KWK-Kopplungssystemen mit mehreren Energiequellen. Energiewandler. Geschäftsführer 177, 773–791 (2018).

Artikel Google Scholar

Feng, L. et al. Leistungsbewertung von KWK-Systemen mit unterschiedlichen Kühlversorgungsmodi und Betriebsstrategien. Energiewandler. Geschäftsführer 192, 188–201 (2019).

Artikel Google Scholar

Su, PW Analyse eines verteilten Energieversorgungssystems mit Erdwärmepumpe zu 3E-Vorteilen (Dalian University of Technology, 2019) (auf Chinesisch).

Google Scholar

Chu, XL & Yang, D. Stochastische zufallsbeschränkte Optimierungsprogrammierung für das CCHP-GSHP-Kopplungssystem unter Berücksichtigung der Kohlenstoffsteuer. J. Donghua Univ. 45(05), 759–764 (2019) (auf Chinesisch).

Google Scholar

Yan Y, Zhang CH, Li K, et al. Die optimale Betriebsstrategie für ein hybrides kombiniertes Kühl-, Heiz- und Strom-Mikronetz mit Druckluft-Energiespeicherung. Proceeding of CSEE, 2018, 38(23): 6924–6936+7126.

Li, B. et al. Leistungsanalyse und Optimierung eines CCHP-GSHP-Kopplungssystems basierend auf einem quantengenetischen Algorithmus. Aufrechterhalten. Städte Soc. 46, 101408 (2019).

Artikel Google Scholar

Zhang, J. et al. Vergleich von kombinierten Kühl-, Heiz- und Stromsystemen (KWK) mit unterschiedlichen Kühlmodi anhand energetischer, ökologischer und ökonomischer Kriterien. Energiewandler. Geschäftsführer 160, 60–73 (2018).

Artikel Google Scholar

Arabkoohsar, A. & Sadi, M. Thermodynamik, Wirtschafts- und Umweltanalysen eines hybriden Abfall-Solarwärmekraftwerks. J. Thermal Anal. Kalorien. 214, 570–584 (2020).

Google Scholar

Sadi, M. et al. Technoökonomisch-ökologische Untersuchung verschiedener Biomassearten und innovativer Biomassefeuerungstechnologien zur kostengünstigen Kühlung in Indien. Energie 219, 119561 (2021).

Artikel Google Scholar

Sadi, M., Arabkoohsar, A. & Joshi, AK Technoökonomische Optimierung und Verbesserung eines kombinierten solarbetriebenen Kühlsystems für die Lagerung landwirtschaftlicher Produkte. Aufrechterhalten. Energietechnologie. Bewerten. 45(1), 101057 (2021).

Google Scholar

Shoeibi, S. et al. Ein Überblick über den Einsatz thermoelektrischer Kühl-, Heiz- und Stromgeneratoren in Solarenergieanwendungen. Aufrechterhalten. Energietechnologie. Bewerten. 52, 102105 (2022).

Google Scholar

Zhou, WB Forschung zum optimalen Design und unsicheren Betrieb eines kombinierten Kühl-, Heiz- und Stromsystems mit Synergie mehrerer Energiequellen. Xi'an Universität für Architektur und Technologie, Xi'an, China (2018) (auf Chinesisch)

Yang, H. et al. Optimale Dimensionierungsmethode für ein eigenständiges Hybrid-Solar-Wind-System mit LPSP-Technologie unter Verwendung eines genetischen Algorithmus. Sol. Energie 82(4), 354–367 (2008).

Artikel ADS Google Scholar

Kim, H. et al. Isolierter bidirektionaler AC-DC-Wandler mit hohem Wirkungsgrad für ein DC-Verteilungssystem. IEEE Trans. Power-Elektron. 28(4), 1642–1654 (2013).

Artikel ADS Google Scholar

Wang, JJ, Jing, RY & Zhang, RF Optimierung der Kapazität und des Betriebs eines KWK-Systems durch genetischen Algorithmus. Appl. Energie 87(4), 1325–1335 (2010).

Artikel Google Scholar

Deng, Y. et al. Optimierung und Leistungsanalyse des CCHP-GSHP-SE-Systems unter verschiedenen Startfaktoren. Energiewandler. Geschäftsführer 266, 115827 (2022).

Artikel Google Scholar

Referenzen herunterladen

Diese Forschung wurde von der National Natural Science Foundation of China (51776226) finanziert und von den Fundamental Research Funds for the Central Universities der Central South University (1053320214535) unterstützt.

School of Energy Science and Engineering, Central South University, Changsha, 410083, China

Yu Zhang, Yan Deng, Zimin Zheng, Yao Yao und Yicai Liu

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

Sie können diesen Autor auch in PubMed Google Scholar suchen

YZ und YD entwarfen und leiteten die Forschungsarbeit und verfassten gemeinsam mit YZ das Manuskript unter Mitwirkung aller Autoren. YZ, YD, ZZ und YY beteiligten sich an der Simulationsarbeit und YL überprüfte das Manuskript.

Korrespondenz mit Yicai Liu.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Springer Nature bleibt neutral hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die Originalautor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht gesetzlich zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Nachdrucke und Genehmigungen

Zhang, Y., Deng, Y., Zheng, Z. et al. Optimierung der Betriebsstrategie eines kombinierten Kühl-, Heiz- und Stromversorgungssystems auf Basis der Energiespeichertechnologie. Sci Rep 13, 2928 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29938-6

Zitat herunterladen

Eingegangen: 10. November 2022

Angenommen: 13. Februar 2023

Veröffentlicht: 20. Februar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-29938-6

Jeder, mit dem Sie den folgenden Link teilen, kann diesen Inhalt lesen:

Leider ist für diesen Artikel derzeit kein Link zum Teilen verfügbar.

Bereitgestellt von der Content-Sharing-Initiative Springer Nature SharedIt

Durch das Absenden eines Kommentars erklären Sie sich damit einverstanden, unsere Nutzungsbedingungen und Community-Richtlinien einzuhalten. Wenn Sie etwas als missbräuchlich empfinden oder etwas nicht unseren Bedingungen oder Richtlinien entspricht, kennzeichnen Sie es bitte als unangemessen.