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《太原理工大学》 2014年
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小型分布式能源系统的优化设计

刘艳丽  
【摘要】:分布式能源系统以节能、经济、环保和供能可靠等优势,在我国环境污染严重、能源利用率较低的今天有着广泛的发展前景。目前,国内分布式能源系统主要受并网难、技术不成熟等问题的困扰。 针对国内现有分式能源系统效率低、热电冷负荷调节难等问题,本课题充分利用城市已有天然气一次能源供应管网优势,以提高系统总能利用效率为出发点,基于能量梯级利用的基本原则,设计了一小型燃气-蒸汽联合循环分布式能源系统,为某小区提供1200kW的用电量,并满足其全年用热冷负荷。 该系统充分考虑了各种余热利用,通过建立优化目标函数,分析了节点温差、接近点温差和主蒸汽温度对联合循环发电系统性能的影响,节点温差应取范围内的较大值,使联合循环总功率增加;接近点温差应取范围内的较大值,使联合循环总功率增加;主蒸汽温度增加是提高联合循环效率的最有效措施之一,但主蒸汽温度的增加受限于燃气轮机排气温度。通过计算和分析,给出了该分布式能源系统的燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和热泵等装置的选型和优化设计理论。 小型分布式能源系统容量小,余热量小,不足以满足用户所需的热负荷、冷负荷,需另设供热制冷装置。通过设计烟气换热器和直燃型吸收式热泵,优化设计了供热制冷系统,实现了系统的集成优化。最后,计算了该分布式能源系统在供热工况和制冷工况下的系统性能。 所设计的小型分布式能源系统的能源利用效率为92.84%、冬天和夏天CO2减排率分别为70%、57.5%、单位供能成本减小率分别为61.33%、44%。 供热制冷系统共分三部分:小汽轮机抽汽驱动的吸收式热泵一年四季供热水,其供热性能系数COP为1.8;烟气换热器可提供231kW的供暖量;直燃型吸收式热泵供暖制冷系统,冬天供热性能系数COP达2.41,夏天制冷系数ξ为1.25;系统排烟温度可降至50℃。 分布式能源是未来能源技术的重要发展方向,基于燃气-蒸汽联合循环的小型分布式能源系统在中国具有广阔的应用前景。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU99;TK01

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【参考文献】
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