مدل جامع برای خودسنجی مرکز انرژی برای تامین نیازهای خنک کننده، گرمایش و الکتریکی ساختمان
چکیده
این مقاله، روش ابتکاری برای مدلسازی هاب های(قطب) انرژی بر مبنای جریان انرژی بین عناصر تشکیل دهنده آن ارائه میدهد. مدلسازی هاب های انرژی همراه با عناصر و روابط مختلف، با استفاده از این روش تسهیل می گردد. همچنین یک مدل برنامه ریزی غیرخطی صحیح مختلط مناسب ، جهت برنامه ریزی کوتاه مدت 24 ساعته هاب انرژی، با هدف برآورد نیازهای خنک سازی ، گرمایش و الکتریکی روزانه ساختمان فرضی با حداکثر بازدهی ، ارائه می شود. علاوه بر این، در روش مدلسازی بر مبنای جریان انرژی که در این مقاله ارائه می شود، عناصر ذخیره انرژی نه تنها در خروجی این هاب استفاده می شود، بلکه قادرند به عنوان ورودی هایی برای دیگر عناصر موجود در هاب انرژی استفاده می شوند. به منظور ارزیابی عملکرد این مدل ، شبیه سازیهای برای یک روز معمولی گرم و یک روز سرد انجام گرفته شده است. هاب انرژی مذکور شامل عناصر مختلفی چون ترکیب برق و گرما، پمپ حرارتی الکتریکی ، بویلر(Boiler) ، چیلر جذبی و مخازن انرژی حرارتی و الکتریکی می باشد. علاوه بر این، در مدلسازی هاب انرژی مطرح شده ، منطقه امکان پذیر عملیات برای سیستم ترکیبی برق و گرما با هم همراه با محدودیتهای فنی تجهیزات هاب انرژی بررسی می شود. با تحلیل نتایج عددی ، انعطاف پذیری هاب انرژی جهت تغذیه بارهای مورد نیاز ساختمان ، عملیات ترکیب گرما و برق و تاثیر پمپهای حرارتی الکتریکی در بارهای گرمایشی و سرمایشی ساختمان ارزیابی می شوند. نتایج عددی نشان می دهند که نقاط عملیات ترکیبی برق و گرما و میانگین بازدهی حرارتی و الکتریکی آن در ایام سرد و گرم متفاوت هستند و پمپ حرارتی الکتریکی ، با توجه به بازدهی بالای آن ، تامین کننده اصلی بارهای گرمایشی و سرمایشی ساختمان در هاب انرژی مطالعه شده ، می باشد.
1. مقدمه
تحقق اهداف بلندپروازانه کاهش تشعشعات گاز گلخانه (GHG) ، و بهینه سازی مصرف انرژی به راهبردهای خاصی نه تنها در بخش انرژی الکتریکی بلکه در دیگر بخشهای انرژی نیاز دارد. حجم قابل توجهی از انرژی مصرف شده در دنیا در بخشهای خانگی و تجاری استفاده می شود.به عبارت دیگر، در ایالات آمریکا در سال 2013 ، حدود 40 درصد از کل انرژی مصرف شده در بخشهای خانگی و تجاری استفاده می شود و این حجم در بخشهای مذکور نیز در ایران در سال 2011 استفاده شده است. طبق گزارش اداره اطلاعات انرژی در سال 2011، حدود 30 درصد از انرژی صرف شده در جهان دربخشهای تجاری و خانگی مصرف شده است. از طرف دیگر، تقاضاهای خنک سازی و گرمایشی بخش خانگی ، تقریبا 65 درصد مصرف انرژی در این بخش است.
abstract
This paper presents an innovative method for modeling energy hubs based on energy flow between its constituent elements. Using this method, modeling of energy hubs with different elements and connections is facilitated. Also, an appropriate mixed integer nonlinear programming model is presented for short term 24-hour scheduling an energy hub, in which, the objective is to fulfill daily cooling, heating and electric demands of a hypothetical building with the maximum profit. Furthermore, in the energy flow based modeling method presented in this paper, energy storage elements are not only used at the output of the hub; but also, are capable of being used as inputs for other elements inside the energy hub. In order to evaluate the performance of the model, simulations have been accomplished for one hot and one cold typical day. Presented energy hub includes various elements such as combined heat and power, electric heat pump, boiler, absorption chiller and electrical and thermal energy storages. Moreover, in the modeling of the proposed energy hub, feasible operation region for combined heat and power system together with technical constraints of energy hub equipment is considered. Analyzing numerical results, flexibility of the energy hub for feeding the required loads of the building, operation of combined heat and power and the effect of electrical heat pumps in meeting cooling and heating loads of the building are evaluated. The numerical results show that combined heat and power operation points and its average electrical and thermal efficiency in hot and cold days are totally different and electric heat pump, regarding its high efficiency, is the main supplier of cooling and heating loads of the building in the studied energy hub.
1. Introduction
Achieving ambitious goals of reducing greenhouse gas (GHG) emissions and optimizing energy consumption, needs specific strategies, not only in electric energy sector; but also, in all other energy sectors as well. A considerable amount of consumed energy in the world is used in domestic and commercial sectors. Namely, in United States in 2013, nearly 40 percent of total consumed energy is used in domestic and commercial sectors; the same amount has been used in the mentioned sectors in Iran too [1,2]. Based on the report of energy information administration in 2011, nearly 30 percent of consumed energy in the world has been consumed in domestic and commercial sectors. On the other hand, cooling and heating demands of domestic sector is almost 65 percent of energy consumption in this sector [3].
چکیده
1. مقدمه
1.1. بخش انرژی
1.2. مرور ادبیات (پیشینه تحقیق)
1.3. نقش ها
2. مدل هاب انرژی
2.1. نیاز به برق
3- مدل ریاضی هاب انرژی
3-1- تابع هدف
3-2- محدودیتهای تقاضا
3-3- محدودیتهای سیستم CHP
3-4- محدودیتهای A.B
3-5- محدودیتهای EES
3-6- محدودیتهای TES
3-7- محدودیتهای چیلر A.b
3-8- محدودیتهای خطوط اتصال الکتریسیته و گاز طبیعی
3-9- محدودیتهای EHP
3-10- انعطاف‌پذیری هاب انرژی
4- نتایج عددی
4-1- داده‌های ورودی
4-2- متوازن نمودن بار الکتریکی
4-3- متوازن نمودن بار گرمایشی و سرمایشی
4-4- عملکرد CHP
4-5- تبادل با EDS
4-6- ارزیابی انعطاف‌پذیری هاب انرژی
5- نتیجه‌گیری
abstract
1. Introduction
1.1. Energy hub
1.2. Literature review
1.3. Contributions
2. Energy hub model
2.1. Electrical demand
2.2. Thermal and cooling demands
3. Mathematical model of energy hub
3.1. Objective function
3.2. Demand constraints
3.3. CHP system constraints
3.4. A.B constraints
3.5. EES constraints
3.6. TES constraints
3.7. Ab.Chiller constraints
3.8. Electricity and natural gas connection lines constraints
3.9. EHP constraints
3.10. Energy hub flexibility
4. Numerical results
4.1. Input data
4.2. Electrical load balancing
4.3. Thermal and cooling load balancing
4.4. CHP operation
4.5. Exchange with EDS
4.6. Evaluation of energy hub flexibility
5. Conclusions
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه