随着传统化石能源逐渐枯竭,发展环境友好的可再生能源,同时提高综合能源利用效率是当今各界研究关注的重点。多联产(Polygeneration)技术可使用多种化石能源及可再生能源(如天然气、煤和生物质),利用各种能源转换技术(包括气化和热解),生产多种产品(包括电、热、冷、气体和液体),通过系统集成和流程改进将化工过程和动力系统整合以实现对能源的高效清洁利用,在能源可持续性发展中占有举足轻重的地位。基于生物质多联产的综合能源系统(Biomass Polygeneration Integrated Energy System,BPIES)不但具有一般综合能源系统能量梯级利用、多能协调互补的特点,更兼具低燃料价格、可同时产生高附加值化工产品等优点,有望成为最有效、最洁净的生物质能综合利用技术。然而,目前针对此类系统的研究多局限于生物质气化、燃烧等具体转化技术,鲜少涉及用能端的负荷分析及综合能源系统的设计规划和运行优化。为推动BPIES的集成建模与优化研究,本文开展主要研究内容如下:首先,基于超结构建模方法,对BPIES中生物质发电系统的气化模块、CHP模块、化学合成模块建立详细的机理模型,并研究供热设备(锅炉)、制冷设备(电制冷空调、溴化锂吸收式制冷等)、可再生能源设备(地源热泵、太阳能光伏)等辅助设备的运行特性,建立相应的数学模型。其次,构建BPIES的系统集成优化模型,研究各子单元设备的性能特性和操作时序对系统的影响。在满足区域能源需求的前提下,从经济、环境、技术及能耗等多方面对系统进行综合评估,并结合案例分析与能源价格敏感性分析验证模型的可靠性与有效性。最后,考虑不同地区及不同建筑类型的能源负荷差异性,根据余热利用方式的不同,提出以燃气轮机和蒸汽轮机为核心的四种生物质多联产系统设置方案,对BPIES在不同地区的适用性进行对比分析,实现不同应用情景下BPIES的设备组合、运行策略与生物质气分流等集成优化。