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Dec 04, 2023

에너지 저장 기술을 기반으로 한 냉난방 및 전력 복합 시스템의 운영 전략 최적화

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2928(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

에너지 저장 기술은 탄소 배출 정책을 달성하는 데 핵심입니다. 본 논문의 목적은 배터리에 의한 냉난방 겸용 지열원 히트펌프(CCHP-GSHP) 시스템의 전반적인 성능을 향상시키는 것입니다. 발전단위 업무를 통제함으로써 새로운 운영전략(2점 운영)을 제안한다. 발전 장치에는 축전지에 의한 비작동 및 정격 효율 작동의 두 가지 작동 모드가 있습니다. 새로운 작동 전략은 배터리가 없는 기존 CCHP-GSHP와 비교됩니다. 최적화 목표에는 1차 에너지 절감율, 이산화탄소 배출 감소율, 연간 총 비용 절감율이 포함됩니다. 독립적인 GSHP 시스템이 참조 시스템으로 사용됩니다. 최적화 문제를 달성하기 위해 다중 모집단 유전자 알고리즘이 선택됩니다. 사례 연구를 위해 호텔 건물이 선택되었습니다. 커플링 시스템의 최적 구성은 전기 부하 전략에 따라 계산됩니다. 마지막으로, 결과는 CCHP-GSHP 시스템이 기존 CCHP-GSHP에 비해 새로운 운영 전략 하에서 더 나은 성능을 갖는 것으로 나타났습니다(1차 에너지 절약 비율은 5.5% 증가, 연간 이산화탄소 배출 감소율은 1% 증가, 연간 총원가 절감율 5.1% 증가) 본 논문은 향후 CCHP-GSHP의 통합 및 운영 전략에 대한 참고자료와 제언을 제공한다.

에너지 및 환경 상황이 점점 더 심각해짐에 따라 에너지 절약과 배출 저감에 대한 관심이 높아지고 있습니다1. CCHP 시스템은 에너지의 다단계 활용을 달성하고 탄소 배출을 효과적으로 줄일 수 있습니다2. 그 장점으로 인해 에너지 절약과 환경 보호 분야에서 급속한 발전이 이루어졌습니다3. Nojavan et al.4는 이 시스템을 모델링하기 위해 마이크로에너지 그리드에 재생 에너지를 구현했습니다. Zeng et al.5,6,7은 장비의 비선형성을 고려하여 CCHP 시스템을 동적으로 최적화하기 위해 하이브리드 입자 군집 최적화 알고리즘과 유전자 알고리즘을 사용했습니다. 시스템의 장비 용량과 에너지 배분을 고려하여 에너지 절약율, 이산화탄소 감소율, 연간 총 비용 등 세 가지 측면에서 기존 시스템과 비교하여 최적화 결과를 검증했습니다. Soheyli8은 광전지 모듈, 풍력 터빈, 고체 산화물 연료 전지를 프라임 무어로 포함하는 새로운 CCHP 시스템을 고려했습니다. Lu et al.9는 분석 계층 구조 프로세스를 사용하여 무게를 결정하고 차등 진화 입자 떼 최적화 하이브리드 알고리즘을 사용하여 모델을 해결하는 분산 에너지 시스템의 계절별 작동 전략을 제안했습니다. Feng et al.10은 다양한 냉각 방법의 관점에서 시스템 성능을 연구하고 하이브리드 냉각기를 기반으로 하는 CCHP 시스템을 최적화했습니다. Su et al.11은 경제성, 에너지 보존 및 환경 보호라는 포괄적인 이점을 기반으로 CCHP-GSHP 시스템의 주요 작동 매개변수를 최적화하고 분석했습니다. Chu et al.12은 탄소세를 목적함수로 고려하여 건물 유형별 CCHP-GSHP 공동 공급 시스템의 장단점을 비교하였다. Yan 등13은 주로 에너지 활용과 에너지 캐스케이드 활용을 고려하여 압축 공기 에너지 저장 기능을 갖춘 새로운 CCHP 마이크로그리드 구조를 설계했습니다. Li 등14은 열교환기가 있는 CCHP-GSHP 결합 시스템과 열교환기가 없는 CCHP-GSHP 시스템을 비교했습니다. Zhang 등15은 CCHP 시스템에서 폐열 구동 흡수식 냉동기, 전기 냉동기, 가스 흡수식 냉동기, 지열원 열펌프 등 네 가지 냉동 방법의 장단점을 비교했습니다. Arabkoohsar와 Sadi는 발전 시스템의 하이브리드 구성을 개선했습니다. 이 시스템은 이산화탄소 배출을 줄이는 데 있어 종합적인 성능이 우수합니다16. Sadi et al.17,18은 인도에서 태양 에너지와 바이오매스 에너지 사용의 이점을 분석했습니다. Shoeibi et al.19은 에너지 시스템에 태양 에너지를 적용하는 방법을 분석하고 요약했습니다.