天津大学赵力课题组：基于ORC的太阳能多联供示范系统优化及多时间尺度仿真(2)
时间：2018-05-25 15:22来源：太阳能光热联盟
2. 系统描述
此示范系统图如图 2所示，其中ORC系统与供热和制冷系统并联集成。初步测试过程中，由于热源不足，发电、供热和制冷子系统通过阀门切换而单独运行。具体的额定热力学条件如表 1所示。
表 1 ：示范系统热力学条件
(a)
(b)
图 2：示范系统：（a）系统图；（b）系统示意图
相对于此并联系统架构，本研究提出了如图 3所示的串联系统优化配置。此配置基于能源综合梯级利用，实现ORC与供热和制冷循环的耦合。在供冷季，系统通过阀门调节运行在冷电联供模式，供热季运行在热电联供模式，发电全年可得。因此，系统可通过单一太阳能热源同时进行冷/热电供应，降低不可逆损失，提升能效。
(a)
(b)
图 3 ：系统设计优化：（a）系统示意图；（b）系统T-S图
3. 不同时间尺度仿真下的数学模型
以串联系统优化为目标，建立了如图 4所示的多时间尺度仿真机制。清晰地定义了各时间尺度下合理的时间步长以及仿真目标和功能。仿真过程中应优先进行长时仿真，旨在通过系统热力学性能、规模和初投资成本间的权衡进行系统设计。进而确定系统最优额定运行决策，包括配置参数、热电比和额定输出功。然后，可通过中时仿真由可得的太阳辐照量数据，以“小时/天/季”为时间步长，计算系统性能比、最大供能输出，评估系统供需匹配特性。最后，根据实时太阳辐射数据，仿真系统动态变工况下响应特性，稳态运行及安全状态特性。动态仿真平台通过基于modelica语言的Dymola软件实现，如图 5所示。
图 4： 多时间尺度仿真机制
图 5 ：最优系统配置下的动态仿真平台搭建
