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15.4 方法

2 years ago

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一个拥有 50 个家庭的居民区被认为是 “Smarthood”,其中有一个分离的多环水生设施,能够为 Smarthood 的所有 100 名居民提供鱼类和蔬菜。

对于 Smarthood 的详细模型,采用了阿姆斯特丹郊区居民区的假设参考案例,其中包括 50 户家庭(住房),每户平均住户 2 人(共 100 人)。 此外,一个城市水生设施包括一个温室、水产养殖系统、一个 UASB 和一个蒸馏单元。 根据荷兰典型家庭和温室的数据,对不同组成部分进行尺寸测量 (见表 15.1)。

15.4.1 能源系统模型

建立了一个能源系统模型,可以模拟各种组件的能量流动,其主要规格见表 15.2。 无害环境管理能够计算一年中每个小时每个组件的能量流量。

** 表 15.1** 荷兰每个人/家庭的食物和能源需求

表 沙特 TR TD/td 平均值(每资本/年)/次 共计 (100 人)/第一次 /th /tr /thead Tbody TR 大肠杆菌 =4食物/th /tr TR 蔬菜消费量(荷兰)/td td 33 千克素/苏普(而推荐使用 u73 千克/u /td td 7300 公斤 /td td 欧洲食品安全协会 /td /tr tr 类 = "奇数” TDD 所需温室面积 /td td 约 4 毫秒/水泵 /td td 400 毫斯普/水泵 /td td 根据最小值估计。 消费建议 /td /tr tr 类 = "偶数” TD鱼消费/td td 20 公斤 /td td 2000 公斤 /td td 粮农组织 (2015 年) /td /tr tr 类 = "奇数” TD/需要水产养养产量/需要/td td 0.2 毫升/水泵 /td td 20 毫苏普/水泵 /td td 估计数 /td /tr TR 高尔夫球 = 4 能量 /th /tr tr 类 = "奇数” TD-家庭用热量(荷兰)/td td 6500 千小时/小/房子/年 /td td 325毫小时/小/年 /td td 英国广播公司 (2018 年) /td /tr tr 类 = "偶数” TD 罗斯潘 =2RA 电力消耗量 /td td 行跨 = 2 0.05—0.15 /小方/最高级别工程方案 /td td 1—3 苏贝/小组 /td td 行跨 = 2 (埃斯皮纳尔, 人. 沟通) /td /tr tr 类 = "奇数” td 8,76—28,26 毫米/小组/年 /td /tr /tbody /表格

普通荷兰人每年吃 50 公斤蔬菜。 然而,只有 33 公斤的蔬菜,可以生长在水培系统,这是结果蔬菜 31.87 克/天,甘蓝蔬菜 22.11 克/天,叶蔬菜 12.57 克/天,豆类蔬菜 19.74 克/天,干蔬菜 4.29 克/天

以上/预订最大鱼密度为80千克//

** 表 15.2** 生产组件

表 沙特 tr 类 = "标题” 组件/th 日 尺寸 /th 日 规格 /th /tr /thead Tbody tr 类 = "奇数” 太阳能太阳能光伏 td 40 千瓦小价,E/分类 /td td 埃塔:0.15 /td /tr tr 类 = "偶数” 德班班风力发电机/td td 20 千瓦小价,E/分类 /td td 埃塔:0.33 /td /tr tr 类 = "奇数” TD热泵/td td 10 千瓦小价,E/分类 /td td 警察:4.0 /td /tr tr 类 = "偶数” TDCH /TD td 20 千瓦小价,E/分类 /td td 伊塔苏贝尔/子:0.24, 分子/分 = 0.61 /td /tr tr 类 = "奇数” TD燃料电池/td td 10 千瓦小价,E/分类 /td td 埃塔:0.55 /td /tr tr 类 = "偶数” 电子分解机/TD td 20 千瓦小价,E/分类 /td td 埃塔:0.45 /td /tr tr 类 = "奇数” TD电池/TD td 200 千瓦时 /td td 埃塔:0.90 /td /tr tr 类 = "偶数” TD热水箱/td td 930 千瓦时 /td td 40—60 克 /td /tr tr 类 = "奇数” TD氢罐 /td td 千瓦时 /td td 30 千克/子储存 /td /tr /tbody /表格

在 MATLAB 中使用通过 DesignBuilder 获得的阿姆斯特丹能源剖面数据对能源系统进行建模。 数值时间序列模型采用了表 15.2 所列各种能源技术及其相关规格 (图 15.4).

能源系统模型 (ESM) 使用简单的条件语句进行决策过程,即它是一个基于规则的控制系统。 在这种模式的当前版本中,控制是集中的,目的是自我消费

** 图 15.4** 水族微电网模型(F.de Graaf 2018),显示了参考案例的功率(上图)和热(下图)的能量平衡(阿姆斯特丹)

最大化整个系统(在未来版本中,控制架构将被分散,请参阅 [Sect.15.5](/社区/文章/15-5-结果))。 实现这一点的条件语句可以说明如下:

  1. 保持热量储存在最低限度。

  2. 预测不灵活的电力生产和消费预测。

  3. (a) 如果电池已满,打开弹性消耗。

(b) 如果电池将是空的,打开灵活的发电。

通过将存热量保持在最低限度,最大限度地提高了用于灵活能量平衡的缓冲液。 如果不灵活的电力生产过剩(即无法灵活调度或控制的发电,例如太阳能或风能),可以打开热泵,以创建由热水储存和水生 RAS 系统的热量提供的缓冲液。 相反,如果电力生产不足,可以启动热电联热电池和燃料电池等灵活发电,从而利用储热能力。

对于热和功率,能量平衡相当于

$P_ {一代,flex} + P_ {一代,反向} + P_ {网格} = P_ {缺点,反向} + P_ {缺点,伸缩} + P_ {存储} $ (15.1)

灵活的一代产品包括热泵、热电组合 (CHP) 单元、燃料电池、电池和智能/柔性设备(例如水泵)。 风能、太阳能光伏(PV)和太阳能集热器被列为不柔性发电。 非柔性装置占电力消耗的大部分,尤其是在冬季(由于需要即时照明)(图 15.5)。

** 图 15.5** 德休维尔(德格拉夫 2018 年)可能集成微电网配置的能量流(桑基图)示例,包括生产沼气的生物消化剂。 这种特殊配置不包括 Smarthood 概念中存在的热和动力组合装置,也没有考虑到大型水生设施


Aquaponics Food Production Systems

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