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Dec 04, 2023

Otimizando a estratégia de operação de um sistema combinado de resfriamento, aquecimento e energia baseado na tecnologia de armazenamento de energia

Relatórios Científicos volume 13,

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 2928 (2023) Citar este artigo

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A tecnologia de armazenamento de energia é a chave para alcançar uma política de emissão de carbono. O objetivo do documento é melhorar o desempenho geral do sistema combinado de resfriamento, aquecimento e bomba de calor de fonte de energia (CCHP-GSHP) pela bateria. Uma nova estratégia de operação (a operação de dois pontos) é proposta controlando o trabalho da unidade de geração de energia. A unidade de geração de energia tem dois modos de operação de não operação e operação de eficiência nominal pela bateria de armazenamento de eletricidade. A nova estratégia de operação é comparada com o tradicional CCHP-GSHP que sem bateria. As metas de otimização incluem a taxa de economia de energia primária, a taxa de redução de emissões de dióxido de carbono e a taxa de economia de custo total anual. O sistema GSHP independente é usado como um sistema de referência. Algoritmos genéticos multipopulacionais são selecionados para resolver o problema de otimização. Um edifício hoteleiro é selecionado para um estudo de caso. A configuração ótima do sistema de acoplamento é calculada seguindo a estratégia de carga elétrica. Finalmente, os resultados mostram que o sistema CCHP-GSHP tem um melhor desempenho sob a nova estratégia de operação em comparação com o tradicional CCHP-GSHP (o índice de economia de energia primária aumenta em 5,5%; o índice anual de redução de emissões de dióxido de carbono aumenta em 1%; o índice anual de redução de custos totais aumenta em 5,1%). Este documento fornece referências e sugestões para a estratégia de integração e operação do CCHP-GSHP no futuro.

Com a situação da energia e do meio ambiente se tornando cada vez mais grave, a economia de energia e a redução de emissões têm recebido cada vez mais atenção1. O sistema CCHP pode atingir a utilização de energia em vários estágios e diminuir efetivamente as emissões de carbono2. Suas vantagens levaram ao seu rápido desenvolvimento em economia de energia e proteção ambiental3. Nojavan et al.4 implementaram energia renovável em uma rede de microenergia para modelar esse sistema. Zeng et al.5,6,7 utilizaram um algoritmo híbrido de otimização de enxame de partículas e um algoritmo genético para otimizar dinamicamente o sistema CCHP considerando a não linearidade do equipamento. Considerando a capacidade dos equipamentos e a alocação de energia do sistema, os resultados da otimização foram verificados por comparação com o sistema tradicional em três aspectos: taxa de economia de energia, taxa de redução de dióxido de carbono e custo total anual. Soheyli8 considerou um novo sistema CCHP que incluía módulos fotovoltaicos, turbinas eólicas e células de combustível de óxido sólido como mouros principais. Lu et al.9 propuseram uma estratégia de operação sazonal do sistema de energia distribuída, que usou um processo de hierarquia analítica para determinar o algoritmo híbrido de otimização de enxame de partículas de evolução diferencial e peso para resolver o modelo. Feng et al.10 estudaram o desempenho do sistema sob a ótica de diferentes métodos de resfriamento e otimizaram o sistema CCHP baseado em um chiller híbrido. Su et al.11 otimizaram e analisaram os principais parâmetros operacionais do sistema CCHP-GSHP com base nos benefícios abrangentes de economia, conservação de energia e proteção ambiental. Chu et al.12 consideraram a taxa de carbono como função objetivo e compararam as vantagens e desvantagens do sistema de abastecimento conjunto CCHP-GSHP de diferentes tipos de edificações. Yan et al.13 projetaram uma nova estrutura de microrrede CCHP com armazenamento de energia de ar comprimido, considerando principalmente a utilização de energia e a utilização em cascata de energia. Li et al.14 compararam o sistema CCHP-GSHP acoplado com trocador de calor com o sistema CCHP-GSHP sem trocador de calor. Zhang et al.15 compararam as vantagens e desvantagens de quatro métodos de refrigeração, ou seja, refrigerador de absorção movido a calor residual, refrigerador elétrico, refrigerador de absorção de gás e bomba de calor geotérmica, no sistema CCHP. Arabkoohsar e Sadi melhoraram a configuração híbrida de um sistema de geração de energia. O sistema tem bom desempenho abrangente para reduzir as emissões de dióxido de carbono16; Sadi et al.17,18 analisaram os benefícios do uso de energia solar e energia de biomassa na Índia; Shoeibi et al.19 analisaram e resumiram a aplicação da energia solar em sistemas de energia.