微燃机冷热电三联供系统的运行策略及性能研究

【摘要】：基于微型燃气轮机的冷热电三联供系统(CCHP)，由于其较高的灵活性、节能性和适应性，成为近年来的研究热点。本文搭建了微燃机冷热电三联供系统的实验台模型，对系统进行了实验性能分析和运行策略优化。本文的研究成果为以后微燃机冷热电三联供系统的进一步发展提供了很好的实验支持和理论基础，对微型燃气轮机冷热电三联供系统的实际应用和大规模推广具有重要意义。 本文通过实验和理论分析两方面对微型燃气轮机和溴化锂冷温水机组的性能进行了深入分析，得到了微型燃气轮机和溴化锂冷温水机组的数学模型。 微型燃气轮机冷热电三联供系统的发电成本单价、制冷成本单价和制热成本单价是衡量系统性能的重要标准，本文在不同发电负荷下，分析天然气单价、烟气余热利用率和三种成本单价之间的关系，结果表明，随着烟气余热利用率的提高，天然气单价对发电量成本单价的影响逐渐减小。随着发电负荷的增大，发电量成本降低，但制冷量成本单价和制热量成本单价都升高，而且系统的制冷量成本单价要小于制热量成本单价。 微燃机冷热电三联供系统的运行策略优化一直是该领域研究的热点和难点问题，微燃机冷热电三联供系统的运行策略随着其供能房间的冷热电负荷的变化而变化，本文主要应用单纯形法对冬夏季典型日负荷下的冷热电三联供系统的运行策略进行优化，优化目标分别为系统的一次能源消耗量最小，二氧化碳排放量最低和运行成本最低，并把冷热电联产系统和分产系统进行了比较。结果表明，系统的运行策略和优化目标有关，联产系统一般要优于分产系统。 对影响微燃机冷热电三联供系统运行策略的主要因素进行敏感性分析，有利于把握这些因素变化对系统运行策略的影响程度，从而对系统进行有效控制和改进。本文通过分析溴化锂冷温水机组的能效系数，微型燃气轮机的发电效率，燃气锅炉的供热效率（冬季工况），电制冷机的COP（夏季工况），天然气价格，网购电价等因素变化对系统运行策略的影响，得到了这些因素对于系统运行策略的敏感性，结果表明，微型燃气轮机的发电效率变化对系运行策略的影响最大，天然气价格和网购电价格只对以运行成本最小为优化目标的运行策略产生影响，且天然气价格变化对运行策略的影响较大。 对微燃机冷热电三联供系统的运行策略进行了实验分析，实验分析发现，实验过程和理论优化过程存在偏差，夏季实验过程相对于理论优化过程的偏差较冬季更大，天然气消耗量越多的过程，偏差越大。但是总体的偏差在5%之内。