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《华北电力大学》 2016年
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VM循环热泵在分布式能源系统中的应用研究

邓小冬  
【摘要】:分布式能源系统可布置在用户侧,提供多种能源产品以满足用户需求,具有能源利用效率高、投资小、损耗低和环境友好等特点。但是对于小容量分布式能源系统,现有的供热制冷设备存在选型困难的问题。因此本文进行VM循环热泵在分布式能源系统中的应用研究,以提高能量的梯级利用,缓解能源紧张和环境污染问题。以北京郊区某100m~2独立住房为例,根据标准规范,计算得到其所需的冷、热、电及热水负荷。通过比较分析,采用沼气作为燃料,微型燃气轮机作为发电设备。设计了供热制冷设备分别为压缩式、溴化锂吸收式和VM循环热泵的三种方案。采用MATLAB语言编程计算了这三种方案在额定工况下的热力学性能。结果表明:采用压缩式热泵的方案一,由于无法有效利用余热,平均热效率为60.02%,平均?效率为27.78%,未达到分布式能源系统的一般水平。采用溴化锂吸收式热泵的方案二,其平均热效率为85.32%,平均?效率为41.92%,具有良好的热力学性能。而采用VM循环热泵的方案三,平均热效率为89.91%,平均?效率为42.82%,是三种方案中最高的。为全面评价这三种方案,选取经济性、技术性和环保性三个一级指标及相应的十二个二级指标进行了模糊综合评价。综合评价结果为方案二最优综合值为0.8273,方案三处于中间水平综合值为0.7959,方案一排在最后综合值为0.7647。但是溴化锂吸收式热泵的容量限制了方案二的应用,所以方案三在实际应用中是很好的选择。在实际应用中用户的负荷需求会发生变化,系统往往会出现微型燃气轮机与VM循环热泵之间的功率匹配问题。因此本文通过分析VM循环热泵分布式能源系统的负荷特性,研究采用蓄电装置、补燃装置和烟气换热器冷却装置对系统结构进行完善,使VM循环热泵分布式能源系统在实际运行中满足用户负荷变化的需求。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TU83

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