太陽能光伏光熱空氣源熱泵供能系統優化模擬

1 概述

為充分發揮太陽能光伏光熱空氣源熱泵系統的優勢，關鍵參數的優化選取成為關鍵

。目前，針對太陽能光伏光熱空氣源熱泵系統的優化研究方法主要分為實驗、模擬

。Tian等人

建立了平板式和槽式集熱器的太陽能供暖系統，采用TRNSYS-GenOpt軟件對多個關鍵參數進行優化，得到了最佳的集熱面積、蓄熱裝置容積、集熱器方位角等。祝彩霞等人

建立太陽能與空氣源熱泵并聯供暖系統的容量匹配及運行優化模型，以系統生命周期成本最小為優化目標，以集熱器面積、熱泵容量、蓄熱水箱容積、熱泵啟停溫度為優化變量，采用遺傳算法進行同步優化計算。曾乃暉等人

通過TRNSYS建模，調用GENOPT軟件，以系統生命周期成本最小為優化目標，以集熱器面積等為優化變量，對空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統進行優化。

以上大多數研究僅得到了部分關鍵參數間的最優配比，或在優化過程中僅考慮了系統的經濟性，對系統產能最大時的配置研究比較少。本文將2022北京冬奧會延慶賽區某集裝箱房作為研究對象，采用TRNSYS軟件建立太陽能空氣源熱泵供能系統(以下簡稱供能系統)仿真模型，以多個關鍵參數(光伏光熱組件傾角、光伏光熱組件方位角、蓄熱水箱容積、集熱循環泵額定質量流量、熱源循環泵額定質量流量、供暖循環泵額定質量流量)為優化變量，以光伏光熱組件發電量最大為目標函數，采用Coordinate Search算法

對各優化變量進行優化，評價優化結果。

2 工程概況與供能系統

2.1 工程概況

延慶賽區某集裝箱房模型見圖1。供暖期為當年11月15日至次年3月15日，起始時間為當年第7 632 h，為使時間連續，供暖期不以自然年分割，而是持續到次年，結束時間為第10 511 h。供暖期逐時室外溫度見圖2。

集裝箱房長×寬×高為6 m×3 m×3 m，由海運集裝箱改裝而成。屋面和墻體采用兩側5 mm厚鋁質蜂窩板夾75 mm厚A級防火巖棉。地面由下至上依次為75 mm厚A級防火巖棉、18 mm厚水泥壓力板、1 mm厚反射膜、15 mm厚水泥砂漿層及12 mm厚復合木地板。埋地盤管敷設在水泥砂漿層內，外直徑為10 mm，內直徑為8 mm。外門(朝南)采用斷橋鋁，面積為3.90 m

。外窗(朝北)采用Low-e玻璃，面積為2.41 m

。集裝箱房圍護結構傳熱系數見表1。

供暖室內設計溫度為20 ℃，房間換氣次數取0.7 h

。照明裝置電功率密度取7 W/m

，光熱轉換率取75%。設備電功率密度取5 W/m

，設備發熱率為100%。室內人數為1人。照明裝置與設備處于常開狀態，人員長期存在。采用DEST軟件模擬計算集裝箱房熱負荷。

2.2 供能系統

供能系統流程見圖3。供能系統裝置參數見表2。方位角0°表示光伏光熱組件朝正南，90°表示朝正西，-90°表示朝正東。空氣源熱泵與太陽能光伏光熱系統采用并聯方式分別向蓄熱水箱供熱，待蓄熱水箱用戶側出水溫度達到要求時，開啟供暖循環泵向集裝箱房供暖。光伏發電需滿足系統自用，不考慮外部供電。

——光伏光熱組件發電量，kW·h

集裝箱房安裝地點氣候寒冷，基礎設施比較差。為充分發揮可再生能源潛力，滿足電、熱的自我供應，以光伏光熱組件發電量最大為目標函數。經過試算，以光伏光熱組件發電量最大為目標函數時，仍可以滿足供暖需求。

3 仿真模型

吸入性糖皮質激素還可恢復慢性阻塞性肺疾病患者氣流流速，改善其呼吸困難、喘息等臨床癥狀，解決肺功能障礙，降低多個炎性因子水平。有學者研究發現，吸入性糖皮質激素的應用可改善穩定期慢性阻塞性肺疾病患者肺功能、生命質量、6 min步行試驗距離檢測結果等[31]。此外，相較于口服、全身給藥，吸入性糖皮質激素所致不良反應較小。其在肺部可產生有效抗感染作用，減輕慢性阻塞性肺疾病患者臨床癥狀，避免病情惡化。因此，可認為吸入性糖皮質激素在穩定期慢性阻塞性肺疾病的治療中效果肯定，值得推薦。

4 優化方案設計及評價指標

4.1 優化方法

通過TRNSYS軟件的TRNOPT部件調用GENOPT軟件中的Coordinate Search算法進行優化計算。在進行優化計算時，先選擇優化變量并設置變量的初始值、變化范圍等，然后選擇目標函數及優化算法。通過不斷變換變量值，直至算法收斂達到最優，完成優化。

以上詩作對古金庭環境特征描述有：高入霄漢，在崇山峻嶺間，如“山嶂遠重疊”，“山高一萬八千丈”，“云遮三級舊書樓”等等；道路艱險，如“都令人徑絕，唯使云路通”、“龍蟠云卷卒難搜”、“步步溪山轉幾重”等等；周圍山勢險峻，如“透巖流壑”、“白云生石壁，飛閣插崖腰”，“巖扉澗戶”，等等；有奇物石髓，沈詩中“朋來握石髓”與《真誥》中的“泉則石髓金精”。

4.2 優化變量

根據GB/T 50801—2013《可再生能源建筑應用工程評價標準》第5.3.3條、第4.3.5條，系統標準煤替代量

的計算式為：

4.3 目標函數

當室內溫度大于等于20 ℃時，關閉供暖循環泵；當室內溫度小于20 ℃時，開啟供暖循環泵。當光伏光熱組件出水溫度高于進水溫度3 ℃及以上時，開啟集熱循環泵；出水溫度等于進水溫度時，關閉集熱循環泵。當集裝箱房供水溫度小于等于45 ℃時，開啟空氣源熱泵；當供水溫度大于等于55 ℃時，關閉空氣源熱泵。

4.4 評價指標

① 系統熱電綜合性能系數

系統熱電綜合性能系數

的計算式為：

新增的第3.3.1節中指出，? 《Guidelines for Examination in the EPO》，載https://www.epo.org/law-practice/legal-texts/html/guidelines/e/index.htm，最后訪問日期：2018年10月5日。人工智能和機器學習是基于分類、聚類、回歸和降維的計算模型和算法（例如神經網絡、遺傳算法、支持向量機等）。不管它們是否可以基于訓練數據進行“訓練”，這些計算模型和算法本身屬于抽象的數學性質，因此G-II部分和第3.3節中的一般性規定同樣適用于此類計算模型和算法。

式中

——系統熱電綜合性能系數

2）意義單元層——這一層次指的是文本中涉及的詞匯、句型、段落等各級語言單位的意義。在《綜合英語》系列教材文本中不同的詞匯、句型、段落等不同組合會呈現出了不同的文本意義，這一層次讀者來說，也存在著大量的空白，需要讀者在文本解讀的過程中去充實。而讀者語言能力和文學能力也直接決定了其對“空白”的填充內容。

我捂著還隱隱作痛的屁股對老爹幸災樂禍，可是我那彪悍的媽，卻沒有像罵我一樣拿著鏟子滿大街地追打我爹。我把家里的鏟子都放到我媽身邊，她卻拿起來揍了我一頓。

——標準煤低位發熱量，kJ/kg，取29 307 kJ/kg

自1945年創建以來，浩亭一直是一家100%的家族企業并傳承到第三代，保持著獨立家族性質的企業愿景，并發展成為工業連接技術領域的全球領先供應商，其連接技術覆蓋三條生命線：電力、信號和數據，在全球44個國家擁有13個生產工廠和子公司。如今的浩亭正逐步從產品供應商向解決方案提供商轉型，可全面提供數字化產品、軟件、硬件和工程服務等。

——光伏光熱組件供熱量，kW·h

——空氣源熱泵供熱量，kW·h

發展現代農業先要轉變觀念，以工業化思維發展現代農業，把農業當作工業來管理。在農業耕作過程中，運用傳感器和物聯網技術實現自動化智能管理，改善農業生態環境，使傳統農業插上“智慧”的翅膀。

——集熱循環泵耗電量，kW·h

采用TRNSYS軟件建立供能系統仿真模型。主要模塊有氣象數據模塊Type15-2、建筑模塊Type56、太陽能光伏光熱模塊Type50d、水泵模塊Type3b、水箱模塊Type4d、空氣源熱泵模塊Type941、控制器模塊Type2b、溫度控制器模塊Type108等。為方便計算，進行以下設定：循環介質為單相、均一、常物性、不可壓縮流體。管內充滿循環介質，循環泵工況保持穩定。循環介質輸送過程中無能量損失。仿真系統見圖4。

——熱源循環泵耗電量，kW·h

——供暖循環泵耗電量，kW·h

——空氣源熱泵耗電量，kW·h

② 光伏光熱組件光電轉換率

光伏光熱組件光電轉換率

的計算式為：

式中

——光伏光熱組件光電轉換率

——太陽曝輻量，kJ/m

——光伏光熱組件面積，m

③ 系統二氧化碳減排量

紅色代表熱烈、奔放、激情、斗志，而“中國紅”自古以來代表中華兒女的美好向往。紅色文化是我們黨以馬克思主義科學理論為指導，融合中華民族傳統文化和西方思想文化之長而形成的先進文化的集中體現，傳遞著一種精神、一種信仰。“倉廩實而知禮節，衣食足而知榮辱”。人類歷史的每一次躍進，無不伴隨著文化的進步。

系統二氧化碳減排量

CO

的計算式為：

CO

=

式中

CO

——系統二氧化碳減排量，kg

林德認為，國際貿易是國內貿易的延伸，產品的出口結構、流向及貿易量的大小決定于本國的需求偏好，而一國的需求偏好又決定于該國的平均收入水平。這是因為三個方面的原因：

——系統標準煤替代量，kg

學校實施彈性學制，對參與創業的學生，憑借相關證明材料，可以將修業年限最高放寬到六年。通過實行博士班主任和學業導師制，積極創造條件滿足學生雙創能力培養要求。學校為激勵在校學生積極開展雙創實踐活動，拿出“4個100萬”雙創資金：100萬大學生科技活動資金，用于團委開展大學生科技活動項目；100萬大學生雙創實驗項目資金，用于教務處配套國家級雙創項目；100萬大學生創業項目資金，用于就業指導中心資助創業項目；100萬學科競賽專項資金，用于資助學生參與各級各類學科競賽。

——標準煤的二氧化碳排放因子，kg/kg，取2.47 kg/kg

考慮建筑面積、安裝地點等實際因素，選取光伏光熱組件傾角、光伏光熱組件方位角、蓄熱水箱容積、集熱循環泵額定質量流量、熱源循環泵額定質量流量、供暖循環泵額定質量流量作為優化變量。根據GB 50364—2018《民用建筑太陽能熱水系統應用技術標準》、GB 50495—2019《太陽能供熱采暖工程技術標準》相關規定，確定優化變量的變化范圍。優化變量初始值及變化范圍見表3。

式中

——單位電量折合標準煤，根據國家統計局最近2年內公布的火力發電標準煤耗水平確定，kg/(kW·h)

——常規電廠的發電效率，為0.38

——以傳統能源為熱源時的運行效率

1.3 稻瘟病抗性基因的分子標記 利用Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21抗性基因引物檢測材料，引物名稱、序列及其擴增片段預期大小見表 1。

對于以傳統能源為熱源時的運行效率，由于2022北京冬奧會秉持低碳環保的辦會理念，因此本文的傳統能源為電能。對于熱水系統，當以電為能源時，GB/T 50801—2013表4.3.5給出的以傳統能源為熱源時的運行效率為0.31。該運行效率綜合考慮了火電系統的發電效率和電熱水器的加熱效率。

5 優化結果及分析

① 優化變量

模擬時間為整個供暖期，優化前后的優化變量見表4。

② 室內溫度

優化前后室內溫度隨時間的變化分別見圖5、6。由圖5、6可知，優化沒有導致室內溫度的大幅波動，且滿足要求。

③ 評價指標

光伏光熱組件發電量由優化前的2 875 kW·h，增至優化后的3 115 kW·h，發電量提高8.35%。優化前后，光伏光熱組件發電量均可滿足系統自用需求，不需要外界供電。系統熱電綜合性能系數由優化前的13.51%，增至13.91%。優化后，不僅供能系統的發電量有所增大，系統綜合性能也有所提升。

光伏光熱組件光電轉換率由優化前的27.03%，增至28.32%。

系統標準煤替代量由優化前的640.7 kg，增至優化后的793.7 kg。二氧化碳減排量由優化前的1 582.5 kg，增至優化后的1 960.4 kg，減排量提高23.88%。

6 結論

① 優化沒有導致室內溫度的大幅波動，且滿足要求。

② 光伏光熱組件發電量由優化前的2 875 kW·h，增至優化后的3 115 kW·h，發電量提高8.35%。優化前后，光伏光熱組件發電量均可滿足系統自用需求，不需要外界供電。系統熱電綜合性能系數由優化前的13.51%，增至13.91%。

烏云其木格：關于以上11位分組審議過程中推薦的同志都已經詢問完畢，我們現在還有一點時間，哪位委員還想利用這點時間來詢問？如果沒有委員再詢問了，那么今天上午的專題詢問就進行到這里，會后請辦公廳的同志再辛苦一下，把這些詢問的問題匯總在一起，報請國務院予以研究處理，或者是作為今后決策的參考。

通過技術研究，研制了一種多功能硫磺皮帶機集成清掃裝置，經性能評價驗證，達到了研究目的，滿足現場使用條件，硫磺粉塵質量濃度降低至6.1 mg/m3，遠小于未安裝前25.1 g/m3的現場平均粉塵質量濃度。形成的多功能硫磺皮帶機集成清掃裝置，可以從最前端將皮帶上黏附的物料處理掉，有效減少硫磺粉塵污染，實現硫磺輸送系統安全平穩運行，為后續硫磺皮帶機清掃裝置改進提供了指導依據，對解決皮帶輸送機沿線粉塵污染具有重要意義。研究成果可為國內同類型裝置提供借鑒參考。

③ 光伏光熱組件光電轉換率由優化前的27.03%，增至28.32%。

④ 系統標準煤替代量由優化前的640.7 kg，增至優化后的793.7 kg。二氧化碳減排量由優化前的1 582.5 kg，增至優化后的1 960.4 kg，減排量提高23.88%。

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