一种适用于工业余热回收的高低温热泵优化配置方法与流程

1.本发明属于工业节能技术领域，尤其是一种适用于工业余热回收的高低温热泵优化配置方法。


背景技术：

2.传统冶金、化工、食品等工业企业生产加热过程中，往往伴随着大量的低温余热排放，造成了极大的能源浪费。热泵技术能够将低温余热回收再利用，提高能源综合利用效率。常规低温热泵机组产热温度在50℃左右，部分高温热泵已经能够达到80℃以上，低温热泵成本较低但产热温度不高，往往不能满足生产工艺要求，高温热泵能够满足生产工艺要求但是制造成本往往较高，如何通过优化配置高低温热泵成为工业领域余热回收需要解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种适用于工业余热回收的高低温热泵优化配置方法，能够通过配置工业余热回收的高低热泵，解决了高低温热泵配置优化问题。
4.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
5.一种适用于工业余热回收的高低温热泵优化配置方法，包括以下步骤：
6.步骤1、根据热泵厂家提供的高低温热泵温度-cop参数曲线，对高低温热泵-cop参数曲线进行拟合；
7.步骤2、根据步骤1的拟合结果，构建高低温热泵系统的建设成本计算模型和经济运行计算模型；
8.步骤3、根据步骤2建立的建设成本计算模型和经济运行计算模型，设立约束条件；
9.步骤4、根据步骤2建立的建设成本计算模型和经济运行计算模型以及步骤3设立的约束条件，建立考虑高低温热泵建设成本和经济运行的多目标优化模型；
10.步骤5、利用多目标粒子群优化算法的变化规则，通过不断迭代，生成高低温热泵的容量的最优配置方案。
11.而且，所述步骤1的具体实现方法为：根据热泵厂家提供的热泵温度-cop参数曲线，采用最小二乘法进行曲线拟合，分别获得高低温热泵温度-cop函数f
高温
(t)和f
低温
(t),其中t 为高低温热泵的蒸发侧温度。
12.而且，所述步骤2中建设成本计算模型为：
13.f1＝c
高温
p
高温
c
低温
p
高温
14.其中，c
高温
为高温热泵的单位容量配置成本系数，c
低温
为低温热泵的单位容量配置成本系数；p
高温
为高温热泵的配置容量，p
低温
为低温热泵的配置容量。
15.而且，所述步骤2中经济运行计算模型为：
16.f2＝(p
高温
p
低温
)*t*p
原热值-(p
高温
/cop
高温
p
低温
/cop
低温
p
水泵
)*t*p
改造后热值
17.其中，p
高温
为高温热泵的配置容量，p
低温
为低温热泵的配置容量，t为高低温热泵系统运行时间，p
原热值
为工业企业采用原方式生产单位热值的成本，p
改造后热值
为工业企业采用高低温热泵余热回收后生产单位热值的成本，cop
低温
为低温热泵的cop，由f
低温
(t)根据低温热泵的蒸发侧进水温度t
低温
而定，并根据现场测量数据得到，cop
高温
为高温热泵的cop，由f
高温
(t) 根据低温热泵的蒸发侧进水温度t
高温
而定，其计算方式为：
18.t
高温
＝t
低温
p
低温
/q
流量
/c
比热容
19.p
水泵
为循环水泵功率，q
流量
为低温热泵冷凝侧的水流量，c
比热容
为水的比热容。
20.而且，所述步骤3设立的约束条件包括：
21.热平衡约束：p
高温
p
低温
≤p
余热
22.电平衡约束：p
高温
/cop
高温
p
低温
/cop
低温
≤p
电源
23.其中，p
高温
为高温热泵的配置容量，p
低温
为低温热泵的配置容量，p
余热
为系统可供余热量， cop
高温
为高温热泵的cop，cop
低温
为低温热泵的cop，p
电源
为系统供电容量。
24.而且，所述步骤4中建立的考虑高低温热泵建设成本和经济运行的多目标优化模型为：
25.f＝min(f1,-f2)。
26.本发明的优点和积极效果是：
27.本发明通过采用最小二乘法对高低温热泵的温度-cop曲线进行拟合；构建高低温热泵系统的建设成本的计算模型和经济运行的计算模型；并对模型设立高低温热泵运行过程的约束条件；构建考虑高低温热泵建设成本和经济运行的多目标优化模型，最后利用多目标粒子群优化算法获得优化配置方案。本发明通过配置工业余热回收的高低热泵，解决了高低温热泵配置优化问题。
附图说明
28.图1为本发明应用场景图。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明做进一步详述。
30.一种适用于工业余热回收的高低温热泵优化配置方法，应用在如图1所示的场景中，通过配置工业余热回收的高低热泵，能够解决高低温热泵配置优化问题，其包括以下步骤：
31.步骤1、根据热泵厂家提供的高低温热泵温度-cop参数曲线，采用最小二乘法对高低温热泵-cop参数曲线进行拟合。
32.根据热泵厂家提供的热泵温度-cop参数曲线，采用最小二乘法进行曲线拟合，分别获得高低温热泵温度-cop函数f
高温
(t)和f
低温
(t),其中t为高低温热泵的蒸发侧温度。
33.步骤2、根据步骤1的拟合结果，构建高低温热泵系统的建设成本计算模型和经济运行计算模型。
34.建设成本计算模型为：
35.f1＝c
高温
p
高温
c
低温
p
高温
36.经济运行计算模型为：
37.f2＝(p
高温
p
低温
)*t*p
原热值-(p
高温
/cop
高温
p
低温
/cop
低温
p
水泵
)*t*p
改造后热值
38.其中，p
高温
为高温热泵的配置容量，p
低温
为低温热泵的配置容量，t为高低温热泵系统运行时间，p
原热值
为工业企业采用原方式生产单位热值的成本，p
改造后热值
为工业企业采用高低温热泵余热回收后生产单位热值的成本，cop
低温
为低温热泵的cop，由f
低温
(t)根据低温热泵的蒸发侧进水温度t
低温
而定，并根据现场测量数据得到，cop
高温
为高温热泵的cop，由f
高温
(t) 根据低温热泵的蒸发侧进水温度t
高温
而定，其计算方式为：
39.t
高温
＝t
低温
p
低温
/q
流量
/c
比热容
40.p
水泵
为循环水泵功率，q
流量
为低温热泵冷凝侧的水流量，c
比热容
为水的比热容
41.步骤3、根据步骤2建立的建设成本计算模型和经济运行计算模型，设立约束条件。
42.热平衡约束：p
高温
p
低温
≤p
余热
43.电平衡约束：p
高温
/cop
高温
p
低温
/cop
低温
≤p
电源
44.其中，p
高温
为高温热泵的配置容量，p
低温
为低温热泵的配置容量，p
余热
为系统可供余热量， cop
高温
为高温热泵的cop，cop
低温
为低温热泵的cop，p
电源
为系统供电容量。
45.步骤4、根据步骤2建立的建设成本计算模型和经济运行计算模型以及步骤3设立的约束条件，建立考虑高低温热泵建设成本和经济运行的多目标优化模型：
46.f＝min(f1,-f2)。
47.步骤5、利用多目标粒子群优化算法获得优化配置方案。的变化规则，通过不断迭代，生成高低温热泵的容量的最优配置方案。
48.需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。