太阳能光伏光热空气源热泵供能系统优化模拟

1 概述

为充分发挥太阳能光伏光热空气源热泵系统的优势，关键参数的优化选取成为关键

。目前，针对太阳能光伏光热空气源热泵系统的优化研究方法主要分为实验、模拟

。Tian等人

建立了平板式和槽式集热器的太阳能供暖系统，采用TRNSYS-GenOpt软件对多个关键参数进行优化，得到了最佳的集热面积、蓄热装置容积、集热器方位角等。祝彩霞等人

建立太阳能与空气源热泵并联供暖系统的容量匹配及运行优化模型，以系统生命周期成本最小为优化目标，以集热器面积、热泵容量、蓄热水箱容积、热泵启停温度为优化变量，采用遗传算法进行同步优化计算。曾乃晖等人

通过TRNSYS建模，调用GENOPT软件，以系统生命周期成本最小为优化目标，以集热器面积等为优化变量，对空气源热泵辅助太阳能热水系统进行优化。

以上大多数研究仅得到了部分关键参数间的最优配比，或在优化过程中仅考虑了系统的经济性，对系统产能最大时的配置研究比较少。本文将2022北京冬奥会延庆赛区某集装箱房作为研究对象，采用TRNSYS软件建立太阳能空气源热泵供能系统(以下简称供能系统)仿真模型，以多个关键参数(光伏光热组件倾角、光伏光热组件方位角、蓄热水箱容积、集热循环泵额定质量流量、热源循环泵额定质量流量、供暖循环泵额定质量流量)为优化变量，以光伏光热组件发电量最大为目标函数，采用Coordinate Search算法

对各优化变量进行优化，评价优化结果。

2 工程概况与供能系统

2.1 工程概况

延庆赛区某集装箱房模型见图1。供暖期为当年11月15日至次年3月15日，起始时间为当年第7 632 h，为使时间连续，供暖期不以自然年分割，而是持续到次年，结束时间为第10 511 h。供暖期逐时室外温度见图2。

集装箱房长×宽×高为6 m×3 m×3 m，由海运集装箱改装而成。屋面和墙体采用两侧5 mm厚铝质蜂窝板夹75 mm厚A级防火岩棉。地面由下至上依次为75 mm厚A级防火岩棉、18 mm厚水泥压力板、1 mm厚反射膜、15 mm厚水泥砂浆层及12 mm厚复合木地板。埋地盘管敷设在水泥砂浆层内，外直径为10 mm，内直径为8 mm。外门(朝南)采用断桥铝，面积为3.90 m

。外窗(朝北)采用Low-e玻璃，面积为2.41 m

。集装箱房围护结构传热系数见表1。

供暖室内设计温度为20 ℃，房间换气次数取0.7 h

。照明装置电功率密度取7 W/m

，光热转换率取75%。设备电功率密度取5 W/m

，设备发热率为100%。室内人数为1人。照明装置与设备处于常开状态，人员长期存在。采用DEST软件模拟计算集装箱房热负荷。

2.2 供能系统

供能系统流程见图3。供能系统装置参数见表2。方位角0°表示光伏光热组件朝正南，90°表示朝正西，-90°表示朝正东。空气源热泵与太阳能光伏光热系统采用并联方式分别向蓄热水箱供热，待蓄热水箱用户侧出水温度达到要求时，开启供暖循环泵向集装箱房供暖。光伏发电需满足系统自用，不考虑外部供电。

——光伏光热组件发电量，kW·h

集装箱房安装地点气候寒冷，基础设施比较差。为充分发挥可再生能源潜力，满足电、热的自我供应，以光伏光热组件发电量最大为目标函数。经过试算，以光伏光热组件发电量最大为目标函数时，仍可以满足供暖需求。

3 仿真模型

吸入性糖皮质激素还可恢复慢性阻塞性肺疾病患者气流流速，改善其呼吸困难、喘息等临床症状，解决肺功能障碍，降低多个炎性因子水平。有学者研究发现，吸入性糖皮质激素的应用可改善稳定期慢性阻塞性肺疾病患者肺功能、生命质量、6 min步行试验距离检测结果等[31]。此外，相较于口服、全身给药，吸入性糖皮质激素所致不良反应较小。其在肺部可产生有效抗感染作用，减轻慢性阻塞性肺疾病患者临床症状，避免病情恶化。因此，可认为吸入性糖皮质激素在稳定期慢性阻塞性肺疾病的治疗中效果肯定，值得推荐。

4 优化方案设计及评价指标

4.1 优化方法

通过TRNSYS软件的TRNOPT部件调用GENOPT软件中的Coordinate Search算法进行优化计算。在进行优化计算时，先选择优化变量并设置变量的初始值、变化范围等，然后选择目标函数及优化算法。通过不断变换变量值，直至算法收敛达到最优，完成优化。

以上诗作对古金庭环境特征描述有：高入霄汉，在崇山峻岭间，如“山嶂远重叠”，“山高一万八千丈”，“云遮三级旧书楼”等等；道路艰险，如“都令人径绝，唯使云路通”、“龙蟠云卷卒难搜”、“步步溪山转几重”等等；周围山势险峻，如“透岩流壑”、“白云生石壁，飞阁插崖腰”，“岩扉涧户”，等等；有奇物石髓，沈诗中“朋来握石髓”与《真诰》中的“泉则石髓金精”。

4.2 优化变量

根据GB/T 50801—2013《可再生能源建筑应用工程评价标准》第5.3.3条、第4.3.5条，系统标准煤替代量

的计算式为：

4.3 目标函数

当室内温度大于等于20 ℃时，关闭供暖循环泵；当室内温度小于20 ℃时，开启供暖循环泵。当光伏光热组件出水温度高于进水温度3 ℃及以上时，开启集热循环泵；出水温度等于进水温度时，关闭集热循环泵。当集装箱房供水温度小于等于45 ℃时，开启空气源热泵；当供水温度大于等于55 ℃时，关闭空气源热泵。

4.4 评价指标

① 系统热电综合性能系数

系统热电综合性能系数

的计算式为：

新增的第3.3.1节中指出，⑬ 《Guidelines for Examination in the EPO》，载https://www.epo.org/law-practice/legal-texts/html/guidelines/e/index.htm，最后访问日期：2018年10月5日。人工智能和机器学习是基于分类、聚类、回归和降维的计算模型和算法（例如神经网络、遗传算法、支持向量机等）。不管它们是否可以基于训练数据进行“训练”，这些计算模型和算法本身属于抽象的数学性质，因此G-II部分和第3.3节中的一般性规定同样适用于此类计算模型和算法。

式中

——系统热电综合性能系数

2）意义单元层——这一层次指的是文本中涉及的词汇、句型、段落等各级语言单位的意义。在《综合英语》系列教材文本中不同的词汇、句型、段落等不同组合会呈现出了不同的文本意义，这一层次读者来说，也存在着大量的空白，需要读者在文本解读的过程中去充实。而读者语言能力和文学能力也直接决定了其对“空白”的填充内容。

我捂着还隐隐作痛的屁股对老爹幸灾乐祸，可是我那彪悍的妈，却没有像骂我一样拿着铲子满大街地追打我爹。我把家里的铲子都放到我妈身边，她却拿起来揍了我一顿。

——标准煤低位发热量，kJ/kg，取29 307 kJ/kg

自1945年创建以来，浩亭一直是一家100%的家族企业并传承到第三代，保持着独立家族性质的企业愿景，并发展成为工业连接技术领域的全球领先供应商，其连接技术覆盖三条生命线：电力、信号和数据，在全球44个国家拥有13个生产工厂和子公司。如今的浩亭正逐步从产品供应商向解决方案提供商转型，可全面提供数字化产品、软件、硬件和工程服务等。

——光伏光热组件供热量，kW·h

——空气源热泵供热量，kW·h

发展现代农业先要转变观念，以工业化思维发展现代农业，把农业当作工业来管理。在农业耕作过程中，运用传感器和物联网技术实现自动化智能管理，改善农业生态环境，使传统农业插上“智慧”的翅膀。

——集热循环泵耗电量，kW·h

采用TRNSYS软件建立供能系统仿真模型。主要模块有气象数据模块Type15-2、建筑模块Type56、太阳能光伏光热模块Type50d、水泵模块Type3b、水箱模块Type4d、空气源热泵模块Type941、控制器模块Type2b、温度控制器模块Type108等。为方便计算，进行以下设定：循环介质为单相、均一、常物性、不可压缩流体。管内充满循环介质，循环泵工况保持稳定。循环介质输送过程中无能量损失。仿真系统见图4。

——热源循环泵耗电量，kW·h

——供暖循环泵耗电量，kW·h

——空气源热泵耗电量，kW·h

② 光伏光热组件光电转换率

光伏光热组件光电转换率

的计算式为：

式中

——光伏光热组件光电转换率

——太阳曝辐量，kJ/m

——光伏光热组件面积，m

③ 系统二氧化碳减排量

红色代表热烈、奔放、激情、斗志，而“中国红”自古以来代表中华儿女的美好向往。红色文化是我们党以马克思主义科学理论为指导，融合中华民族传统文化和西方思想文化之长而形成的先进文化的集中体现，传递着一种精神、一种信仰。“仓廪实而知礼节，衣食足而知荣辱”。人类历史的每一次跃进，无不伴随着文化的进步。

系统二氧化碳减排量

CO

的计算式为：

CO

=

式中

CO

——系统二氧化碳减排量，kg

林德认为，国际贸易是国内贸易的延伸，产品的出口结构、流向及贸易量的大小决定于本国的需求偏好，而一国的需求偏好又决定于该国的平均收入水平。这是因为三个方面的原因：

——系统标准煤替代量，kg

学校实施弹性学制，对参与创业的学生，凭借相关证明材料，可以将修业年限最高放宽到六年。通过实行博士班主任和学业导师制，积极创造条件满足学生双创能力培养要求。学校为激励在校学生积极开展双创实践活动，拿出“4个100万”双创资金：100万大学生科技活动资金，用于团委开展大学生科技活动项目；100万大学生双创实验项目资金，用于教务处配套国家级双创项目；100万大学生创业项目资金，用于就业指导中心资助创业项目；100万学科竞赛专项资金，用于资助学生参与各级各类学科竞赛。

——标准煤的二氧化碳排放因子，kg/kg，取2.47 kg/kg

考虑建筑面积、安装地点等实际因素，选取光伏光热组件倾角、光伏光热组件方位角、蓄热水箱容积、集热循环泵额定质量流量、热源循环泵额定质量流量、供暖循环泵额定质量流量作为优化变量。根据GB 50364—2018《民用建筑太阳能热水系统应用技术标准》、GB 50495—2019《太阳能供热采暖工程技术标准》相关规定，确定优化变量的变化范围。优化变量初始值及变化范围见表3。

式中

——单位电量折合标准煤，根据国家统计局最近2年内公布的火力发电标准煤耗水平确定，kg/(kW·h)

——常规电厂的发电效率，为0.38

——以传统能源为热源时的运行效率

1.3 稻瘟病抗性基因的分子标记 利用Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21抗性基因引物检测材料，引物名称、序列及其扩增片段预期大小见表 1。

对于以传统能源为热源时的运行效率，由于2022北京冬奥会秉持低碳环保的办会理念，因此本文的传统能源为电能。对于热水系统，当以电为能源时，GB/T 50801—2013表4.3.5给出的以传统能源为热源时的运行效率为0.31。该运行效率综合考虑了火电系统的发电效率和电热水器的加热效率。

5 优化结果及分析

① 优化变量

模拟时间为整个供暖期，优化前后的优化变量见表4。

② 室内温度

优化前后室内温度随时间的变化分别见图5、6。由图5、6可知，优化没有导致室内温度的大幅波动，且满足要求。

③ 评价指标

光伏光热组件发电量由优化前的2 875 kW·h，增至优化后的3 115 kW·h，发电量提高8.35%。优化前后，光伏光热组件发电量均可满足系统自用需求，不需要外界供电。系统热电综合性能系数由优化前的13.51%，增至13.91%。优化后，不仅供能系统的发电量有所增大，系统综合性能也有所提升。

光伏光热组件光电转换率由优化前的27.03%，增至28.32%。

系统标准煤替代量由优化前的640.7 kg，增至优化后的793.7 kg。二氧化碳减排量由优化前的1 582.5 kg，增至优化后的1 960.4 kg，减排量提高23.88%。

6 结论

① 优化没有导致室内温度的大幅波动，且满足要求。

② 光伏光热组件发电量由优化前的2 875 kW·h，增至优化后的3 115 kW·h，发电量提高8.35%。优化前后，光伏光热组件发电量均可满足系统自用需求，不需要外界供电。系统热电综合性能系数由优化前的13.51%，增至13.91%。

乌云其木格：关于以上11位分组审议过程中推荐的同志都已经询问完毕，我们现在还有一点时间，哪位委员还想利用这点时间来询问？如果没有委员再询问了，那么今天上午的专题询问就进行到这里，会后请办公厅的同志再辛苦一下，把这些询问的问题汇总在一起，报请国务院予以研究处理，或者是作为今后决策的参考。

通过技术研究，研制了一种多功能硫磺皮带机集成清扫装置，经性能评价验证，达到了研究目的，满足现场使用条件，硫磺粉尘质量浓度降低至6.1 mg/m3，远小于未安装前25.1 g/m3的现场平均粉尘质量浓度。形成的多功能硫磺皮带机集成清扫装置，可以从最前端将皮带上黏附的物料处理掉，有效减少硫磺粉尘污染，实现硫磺输送系统安全平稳运行，为后续硫磺皮带机清扫装置改进提供了指导依据，对解决皮带输送机沿线粉尘污染具有重要意义。研究成果可为国内同类型装置提供借鉴参考。

③ 光伏光热组件光电转换率由优化前的27.03%，增至28.32%。

④ 系统标准煤替代量由优化前的640.7 kg，增至优化后的793.7 kg。二氧化碳减排量由优化前的1 582.5 kg，增至优化后的1 960.4 kg，减排量提高23.88%。

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