基于全年负荷的冷热电联供系统优化分析

【摘要】：冷热电联供系统(CCHP)是一种建立在能量梯级利用概念基础之上,将制冷、供热及发电过程一体化的多联产能源系统,不仅可以大大提高能源利用效率和能源系统的安全性,还有利于保护环境和降低投资成本。各发达国家都在积极发展分布式能源系统,不断提高新能源的利用水平,积极推进冷热电联供的应用。目前,基于燃气轮机、内燃机、燃料电池等为发电装置的冷热电联供系统在美国、英国、日本等国广泛应用,起到了良好的示范作用。 冷热电联供系统的运行情况与建筑物的冷、热、电负荷密切相关,而实际上建筑物的冷、热、电负荷全年都在变化,所以仔细深入的研究冷热电联供系统在某一建筑的全年运行情况,从而分析其适用性等问题就很有意义。本文分析了电功输出比、生活热水输出比和燃气流量比对一次能源利用率的影响。基于DeST能耗模拟软件模拟计算出某办公楼在哈尔滨、北京、西安、上海、成都、广州六座城市全年的冷热电负荷。对于上海,分析了三种冷热电联供系统方案相对于传统的分供系统的节能率和初投资增量回收年限,并分析了发电上网价格对初投资增量回收年限的影响。分析了自备式冷热电联供系统在六座不同城市的应用,通过计算和分析得出,自备式冷热电联供系统相对于分供系统,具有良好的适用性,说明了该系统在该六座城市具有推广的价值。建立了以燃气内燃机、燃气锅炉,换热器,吸收式制冷机和压缩式制冷机为主要设备的冷热电联供系统数学模型。以满足年度费用最低为优化目标,建立了联供系统的经济优化模型,并以建筑物全年典型日冷、热、电负荷需求作为计算基础,得出了系统优化配置和运行策略。研究结果表明,在当前电价和天然气价格条件下,优化后的系统配置和运行策略具有较高的经济性,优化后的年度费用与传统分供系统年度费用相比节约了9.95%;联供系统配置与能源价格有关；在电价不变的情况下,天然气价格越高,联供系统经济性越不明显,天然气价格大于3.1元/m3时,联供系统经济性开始不如分供系统。