收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

分布式冷热电联产系统的多目标热力学优化理论与应用研究

吴大为  
【摘要】: 分布式冷热电联产系统是近些年在国内外蓬勃发展起来的一种能源供应方式,它实现了能源的梯级利用,可以有效利用低品位余热能,提升系统的总能效率,同时具有良好的环境友好性,可靠性和经济性。基于往复式内燃机和热驱动制冷技术的分布式冷热电联产系统是一个热点方向,两种设备都具有高效可靠的特性。然而,即使国外发展相对成熟的情况下,由于分布式冷热电联产系统的独特性,这类系统依然有很多研究热点甚至研究空白存在。研究热点主要集中于优化设计,优化评价,优化控制与优化运行等方面。在此背景下,本文以热力学理论为基础,辅以热经济学理论,热力过程综合分析法等,针对分布式冷热电联产系统的优化设计,优化评价,优化控制等多个目标,结合参与的多个实用项目或实验系统,多角度地探索如何更好地设计与利用系统,促进其在我国的发展,为节约能源和能源安全的目标服务。本文主要研究内容包括: (1)采用热力学,热经济学等理论(包括第一定律,第二定律,热经济评价指标)对分布式冷热电联产系统进行分析与评价,了解系统在不同工况运行下的能量分配,与常规系统比较得出的评价结果。在第一定律的分析中发现,设备部分负荷性能,用户热量(冷量)需求和电力需求之比,以及当地电价和天然气价都对分布式冷热电联产系统的重要影响。在很大范围内,系统无论冬夏工况,都能比常规系统节能大约20%。在对系统的火用效率分析中发现,热驱动制冷技术对于分布式冷热电联产系统的重要性,吸附式制冷机的效率要比电制冷机高出10%,用热经济性理论进一步分析表明,与吸附机整合的系统在冬季和夏季的热经济效率分别可以达到36%和25%。此外,对多种分布式冷热电联产系统的运行模式进行分析,得出在不同情况下,最优的运行模式与方法。最后,在试用过多种评价方法后,用改进后的熵值-层次分析法对所有指标进行汇总,得到具有普遍意义的综合评价方法。评价指标的优化分析,对于实际系统的优化设计将起到重要的指导作用。 (2)改进在化工领域内使用的热力过程综合分析法,提出利用改进后的夹点分析法作为分布式冷热电联产系统的优化设计方法。在对两个实际案例中的分布式冷热电联产系统分别进行改造设计和全新设计研究后,说明这种优化设计方法,不仅能对已建系统改进换热网络,重新优化放置热机和热泵设备,也能对全新系统,从化工“洋葱模型”的外层出发向内层进行设计,辅助设计者确定系统结构。改进后的夹点分析法解决了当系统内流股不连续情况下,出现伪夹点和门槛问题时,如何最优化系统的问题;此外还得出热机和热泵与换热网络整合的准则。在原动机有较多余热可以利用的情况下,热驱动制冷机只要放置合适,较电制冷机节约大量一次能源,在实例中能量利用效率可提升13%。改进后的夹点分析法是对于热力过程综合法的一种补充,将理论推广到分布式冷热电联产系统领域中,同时也提供了一种重要的优化设计方法。 (3)根据优化评价准则,以及优化设计方法,针对一幢宾馆办公综合楼,自主设计一套基于内燃机和吸收机的商业分布式冷热电联产系统,主要设备包括155kW的燃气内燃机,700kW吸收机和930kW的燃气锅炉。设计中对内燃机冷却水和烟气管路进行重新设计,使用两个换热器充分回收废热,同时大胆采用较新颖烟气补燃型吸收机。对系统进行一年的试运行实验后表明,系统完全符合用户要求,为用户节约大量能源和运行费用。 (4)针对分布式冷热电联产系统中能量分配,优化控制的需求,设计出运用于实际系统中的集散型自动控制中心。集散型自动控制中心在上层采用集中式的组态软件进行高级管理,而在下层的各个设备中采用工业PLC对每个设备进行实时控制。在试运行中,通过多工况的实验研究,展现出高度的可靠性。实验研究表明,通过对系统的优化设计,并安装优化控制的集散型自动控制中心,新系统能满足实时变化3~4种负荷,系统一次能源利用率在冬季能达到85%,而夏季最大值超过1。与常规系统比较,节约一次能源依负荷需求不同约为10~20%,节约能源费用约为20%。 (5)参与德国国会大厦及周边建筑群的大型分布式冷热电联产系统的实验分析和模块模拟项目。系统采用柴油内燃机与各种类型的吸收机,锅炉和电制冷机共同工作,当余热被充分回收时,总能效率达到80%以上。通过分析大量实验数据,得出系统关键运行参数,利用MATLAB和Simulink编制数据分析程序和模块模拟程序。通过实验验证,模拟程序为下一步将模型导入系统仿真软件平台打下了基础。模拟结果也可以作为重要参考,对分布式冷热电联产系统的优化评价,优化设计都能提供辅助作用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;《热电联产和煤矸石综合利用发电项目建设管理暂行规定》印发[J];电力标准化与技术经济;2007年06期
2 贺永锋;;有关燃气轮机热电联产问题的研究[J];中国新技术新产品;2010年22期
3 吴祖光;;热电联产的经济效益剖析[J];华北电力技术;1984年09期
4 李建华;;热电联产的经济性[J];华北电力技术;1992年11期
5 王慧颖,黎九安,康凤雷;关于热电联产优惠政策的探讨[J];煤气与热力;1999年05期
6 郭廷杰;加速发展热电联产[J];北京节能;2000年03期
7 朱成章;热电联产、冷热电联产和小型冷热电联产[J];节能与环保;2001年01期
8 陈尊理;热电联产最大的敌人是自己[J];节能技术;2002年06期
9 刘道平;美国最大的生物能热电联产电厂[J];能源研究与信息;2002年02期
10 钟史明;章礼道;于希曾;何熙光;;N200—12.75/535/535型三缸三排汽汽轮机组供热改造成热电两用机[J];区域供热;2006年02期
11 康艳兵;张建国;张扬;;我国热电联产集中供热的发展现状、问题与建议[J];中国能源;2008年10期
12 ;空港首个热电联产工程获国家发改委核准批复[J];资源节约与环保;2011年01期
13 安丽娜;赵肃铭;;供热锅炉房改为热电联产是缓解冬季供电紧张的有效措施[J];节能;1990年12期
14 黄逊青;;热电联产+制冷=电力+冰[J];能源研究与利用;1992年04期
15 王秀彬;热电联产是发展方向[J];应用能源技术;1996年04期
16 张建平 ,徐明才;黑龙江省集中供热方式和热电联产初探[J];应用能源技术;2003年03期
17 ;中国电机工程学会热电专业委员会2007年团体会员大会暨学术交流会会议纪要[J];热电技术;2007年02期
18 李志翎;赵文科;臧欣;余曾;;以科学发展观探讨热电联产机组的发展方向[J];热电技术;2009年02期
19 冯霄;蔡颐年;钱立伦;;我国纺织工业热电联产潜力预测[J];中国能源;1991年02期
20 PSUtgikar,SPDubey,PJPrasadaRao,刘云,陈世杰;对燃气轮机热电联产热力经济学分析的一种研究[J];国外油田工程;1997年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王振铭;;加入WTO后热电联产发展的新机遇与挑战[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策(上册)[C];2002年
2 王振铭;;热电联产是改善环境质量的有效措施[A];中国环境保护产业发展战略论坛论文集[C];2000年
3 许光;;发电机组方案与选型[A];建筑电气设计与研究——湖北省/武汉市建筑电气专业委员会二○○九年年会论文集[C];2009年
4 陈和平;;建设小康社会对热电联产及其它清洁电力发展的需求[A];全国机械工业动力科技信息网2004年年会暨中国动力工程学会热力专业委员会2004年学术交流会论文集[C];2004年
5 钟文琪;顾利锋;贾相如;钟史明;;燃气——蒸汽联合循环热电联产是江苏利用天然气的合理途径[A];江苏省天然气利用学术研讨会论文集(上)[C];2002年
6 傅悦民;;实行集中供热 推广热电联产[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
7 钟史明;;学习贯彻《关于发展热电联产的若干规定》的几点体会[A];江苏省能源研究会第七届学术年会论文集[C];1998年
8 姜正明;;化工企业中的热电联产[A];2004'中国西安锅炉节能环保技术交流研讨会论文集[C];2004年
9 周正祥;胡哺松;胡少文;;125MW高压热电联产汽轮发电机组成功运行[A];中国动力工程学会成立四十周年文集[C];2002年
10 钱震栋;陈绪华;;热电联产项目中若干关系的处理[A];江苏省能源研究会第七届学术年会论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴大为;分布式冷热电联产系统的多目标热力学优化理论与应用研究[D];上海交通大学;2008年
2 武晶;基于全生命周期的热电联产项目风险管理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 周少祥;热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践[D];华北电力大学;2001年
4 林振娴;热电联产系统冷源领域节能及耦合机理研究[D];华北电力大学(北京);2011年
5 徐二树;分布式能量系统的研究与应用[D];华北电力大学(河北);2004年
6 李辉;燃气内燃机热电冷联产系统的应用实践研究[D];清华大学;2006年
7 赵中友;整体煤气化煤气、热、电多联产系统性能分析与优化研究[D];大连理工大学;2008年
8 杨建坤;北方小城镇供热模式分析与热网优化控制的研究[D];同济大学;2007年
9 静铁岩;大规模风电并网条件下的电力系统有功功率平衡理论研究[D];大连理工大学;2011年
10 赵玉甫;城市供热可持续发展研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 付彦海;伊春热电联产项目方案评价研究[D];华北电力大学(北京);2011年
2 程飞;热电联产项目经济评价研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 曹叶青;热电联产企业发展战略的研究[D];天津大学;2003年
4 董万银;热电联产环境效益分析方法研究[D];华北电力大学(北京);2005年
5 任建;燃机热电联产系统性能指标体系研究[D];华北电力大学(北京);2003年
6 高恩厚;热电联产机组供热系统的安全经济运行研究[D];华北电力大学(北京);2005年
7 何丽;热电联产系统技术经济性分析[D];华北电力大学(北京);2005年
8 张达平;四川沱牌曲酒股份有限公司热电联产节能技改项目对环境空气质量影响预测研究[D];四川大学;2004年
9 齐革军;包头第二热电厂热电联产系统的热力性能分析研究[D];华北电力(北京)大学;2002年
10 郭丽江;热电联产海水淡化系统节能降耗分析[D];华北电力大学(北京);2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 馨砉;世界热电联产发展趋势[N];中国电力报;2006年
2 徐学;金川集团公司热电联产项目2号炉钢架开始吊装[N];金昌日报;2006年
3 记者 余子荣;热电联产安装工程全面启动[N];黄石日报;2008年
4 本报记者 韩杨;华能新加坡开建热电联产项目[N];21世纪经济报道;2009年
5 记者 童淮玉 唐筱葳 通讯员 朱媛;正是长风破浪时[N];淮安日报;2011年
6 本报记者 傅豪;珠海港拟投热电联产项目[N];中国证券报;2011年
7 记者 陈晓军;西固热电将新增60万千瓦热电联产机组[N];甘肃日报;2006年
8 记者 刘向华 程光;60万千瓦热电联产项目落户松原[N];吉林日报;2006年
9 余子荣;热电联产工程通过国家环评审查[N];黄石日报;2008年
10 余子荣;热电联产服务专班高速运转[N];黄石日报;2008年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978