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城市工业园区冷热电三联供系统优化配置研究1

城市工业园区冷热电三联供系统优化配置研究

摘要

城市工业园区作为能源消耗密集型区域，其能源利用效率直接影响区域可持续发

展目标。冷热电三联供系统（CombinedCooling,HeatingandPower,CCHP）作为能源

梯级利用的重要技术，在工业园区应用中具有显著节能潜力。本研究以某典型城市工业

园区为对象，通过建立多目标优化模型，综合考虑能源效率、经济性和环境效益三大维

度，对CCHP系统进行优化配置研究。研究采用生命周期评价方法，结合工业园区负

荷特性分析，提出了一套完整的CCHP系统优化配置方法体系。结果表明，优化后的

CCHP系统可使园区综合能源利用效率提高35%以上，年减少CO排放约1.2万吨，

投资回收期控制在68年范围内。本研究为城市工业园区能源系统升级改造提供了理论

依据和实践指导，对推动区域能源转型具有重要意义。

引言与背景

1.1研究背景与意义

随着我国城镇化进程加速和产业结构调整，城市工业园区已成为区域经济发展的重

要载体。据统计，我国现有国家级和省级工业园区超过2500家，能源消耗占全国总能

耗的30%以上。传统工业园区能源系统普遍存在能源利用效率低、污染物排放高、供

能可靠性差等问题。在”双碳”目标背景下，如何提高工业园区能源利用效率、降低碳排

放已成为亟待解决的关键问题。

冷热电三联供系统通过能源梯级利用，可实现一次能源的多级利用，能源利用效率

可达80%以上，远高于传统分供系统的4050%。国家《能源发展”十四五”规划》明确

提出要”推广冷热电三联供等分布式能源系统”，为CCHP技术在工业园区的应用提供

了政策支持。本研究旨在探索城市工业园区CCHP系统的优化配置方法，为工业园区

能源系统升级提供技术支撑。

1.2国内外研究现状

国外对CCHP系统的研究起步较早，美国能源部早在2001年就启动了”CCHP技

术发展计划”，欧洲通过”智能能源欧洲”计划推动CCHP技术应用。日本东京燃气公司

开发的”CCHP系统优化设计软件”已广泛应用于实际工程。在学术研究方面，国外学者

主要关注CCHP系统的运行优化、容量配置和性能评估等方面。

国内研究相对滞后但发展迅速。清华大学、同济大学等高校在CCHP系统优化方

面开展了大量研究。国家电网公司、华能集团等企业也在积极探索CCHP技术在工业

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园区的应用。然而，现有研究多侧重于单一目标优化，缺乏对多目标协同优化的系统研

究，特别是在考虑园区负荷特性、设备性能衰减和外部环境变化等实际因素方面仍有不

足。

1.3研究内容与框架

本研究以城市工业园区为对象，围绕CCHP系统优化配置展开系统研究。主要内

容包括：工业园区负荷特性分析、CCHP系统设备选型与建模、多目标优化模型构建、

求解算法设计、案例验证与分析等。研究框架分为理论分析、模型构建、方法研究和实

证分析四个部分，形成完整的CCHP系统优化配置方法体系。

研究概述

2.1研究目标

本研究旨在建立一套科学、系统的城市工业园区CCHP系统优化配置方法，实现

以下具体目标：

1.建立工业园区冷、热、电负荷预测模型，准确刻画负荷特性；

2.构建CCHP系统设备性能模型，考虑设备变工况运行特性；

3.开发多目标优化配置模型，兼顾能源效率、经济性和环境效益；

4.设计高效求解算法，解决大规模优化问题；

5.通过典型案例验证方法的有效性和实用性。

2.2研究范围

研究范围限定为城市工业园区内的CCHP系统，主要包括以下内容：

1.能源类型：以天然气为主要燃料，考虑可再生能源接入；

2.系统边界：从能源输入到终端用户的全过程；

3.时间尺度：涵盖年、月、日、时等多个时间尺度；

4.空间尺度：考虑园区内不同区域的负荷分布特性；

5.设备类型：包括燃气轮机、余热锅炉、吸收式制冷机等主要设备。

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