考虑动态特性的相变储热分布式能源系统运行智能优化控制研究

In view of that current distributed energy systems (DES) is lack of high-efficient thermal energy storage device for non-steady waste heat, and cannot meet user load requirements reliably with low energy efficiency operation, the study on intelligent optimization control for operation of phase change storage distributed energy system considering dynamic characteristics is proceeded in this project. The dynamic operation characteristics is mainly analyzed for the establishment of dynamic control model that reflects the actual operation process and is suitable for the operation optimization. Then the influence mechanism of the physical properties change of heat transfer fluid and non-uniformity of heat storage elements on the energy transfer process is revealed. The optimization model of the system operation was established based on the analysis of the operation characteristics of the system power equipment. An intelligent and efficient analysis flow for the optimization model based on expert decision-making and intelligent algorithm is constructed. Then the optimal value and control strategy of the system is determined and the system dynamic optimization control mechanism is established. The research of the project is in full compliance with the national major energy policy and the development trend of international energy technology. The research has a clear engineering background and a wide range of application prospects. The research result will provide important theoretical support for the optimal application of PCM thermal storage technology in DES, and make contribution to improve energy efficiency and reduce environmental pollution.

针对当前分布式能源系统缺少非稳态余热资源高效回收装置，系统实际运行能源利用效率低，无法可靠满足用户负荷要求等问题，本项目开展考虑动态特性的相变储热分布式能源系统运行智能优化控制研究。拟通过重点分析相变储热装置的动态运行特性，建立反映实际运行过程且适用于运行优化的动态控制模型，揭示装置内部传热介质物性变化和储热元件不均匀性对能量传递过程的影响机理。结合系统动力设备的运行特性分析，建立系统运行优化模型；构建基于专家决策和智能优化算法的运行优化模型智能化高效分析流程，确定系统性能最优值和控制策略，建立系统动态优化调控机制。项目的研究完全符合国家重大能源政策和国际能源技术发展的趋向，有着明确的工程背景和广泛的应用前景。研究所取得的成果将为相变储热技术在分布式能源系统中的优化应用提供重要的理论支撑，为提高我国能源利用效率与减少环境污染做出贡献。

分布式能源系统是相对于能源集中生产而言，安装在用户端附近的开放式能源综合利用平台。然而，由于系统中余热的产生和热能的利用过程相互依赖，造成供给与需求之间矛盾的加大甚至不可调和，导致整体余热回收利用效率降低。在分布式能源系统设计中集成相变储热装置，梯级回收利用系统余热资源，有利于降低针对负荷高峰的系统容量，通过削峰填谷的方式维持用户负荷和系统输出之间的平衡关系。相变储热分布式能源系统是化学、热力学、电动力学等行为相互耦合的复杂系统，系统装置的运行过程以及单元之间的能量传递过程中，存在状态参数随时间变化的动态过程。综合考虑系统运行过程中的动态特性，建立系统单元的动态控制模型和系统运行优化模型；构建优化模型的智能化高效分析流程，建立针对用户需求的变化，使系统运行性能达到最优的动态优化调控机制是保证系统稳定高效运行的关键。.本项目以相变储热分布式能源系统作为研究对象，开展了系统运行智能动态优化控制研究。通过重点分析相变储热装置的动态运行特性，建立了反映实际运行过程且适用于运行优化的动态控制模型，揭示了装置内部传热介质物性变化和储热元件不均匀性对能量传递过程的影响机理。结合系统动力设备的运行特性分析，建立系统运行优化模型；构建了基于专家决策和智能优化算法的运行优化模型智能化高效分析流程，确定了系统性能最优值和控制策略，建立了系统动态优化调控机制。项目的研究完全符合国家重大能源政策和国际能源技术发展的趋向，有着明确的工程背景和广泛的应用前景。研究所取得的成果将为相变储热技术在分布式能源系统中的优化应用提供重要的理论支撑，为提高我国能源利用效率与减少环境污染做出贡献。