分布式能源冷热电多联产系统能效分析与可比性方法研究

发布时间：2019-06-11 14:41

【摘要】：当前我国城市供热系统能耗大、污染严重。我国政府正在努力发展城市天然气区域供热系统,替代传统的燃煤供热,以减少采暖季煤炭燃烧排放物对于城市大气环境造成的严重影响。但是大量使用天然气供热锅炉的做法造成了天然气高能级清洁能源被低能级供热利用的严重问题。本文针对天然气这种清洁能源如何在分布式能源系统中按质梯级利用问题,采用能量和(?)分析方法来研究提高天然气分布式能源系统供热能力和调峰能力的措施,优化天然气区域供热系统性能。在此基础上,分析传统的能效比较方法的特点和这些传统方法在我国分布式能源冷热电多联产系统能效分析运用中遇到的问题,研究适合于分布式能源的冷热电多联产应用的可比性能效分析方法。通过对不同环境温度和原动机负荷率等条件下各种天然气区域供热系统的研究,本文得出使燃机在整个采暖季保持高负荷率运行的有效措施。使用热泵供热调峰措施可以既有效降低燃机和整个系统的(?)损失,又减少供热高峰期的天然气消耗量。热泵供热按需经济运行,可以使采用热泵供热调峰的分布式能源达到本文研究的不同天然气区域供热方案中最高的采暖季平均(?)效率。通过对我国六个特征城市的采用热泵供热调峰的天然气区域能源系统(DES+HPH)的研究,本文揭示热泵供热调峰负荷比对DES+HPH的一次能源利用率、(?)效率和热电比的显著影响。当调峰负荷比在0.3～0.4的范围内时,可优化DES+HPH的采暖季平均(?)效率。通过对基于分布式能源的各种供冷／供热系统所消耗不同能源的能级研究,本文认为当燃机联合循环机组提供低压蒸汽和热水用于供冷／供热时,燃机联合循环机组的发电量相比纯发电工况的下降量,是燃机联合循环机组提供热水和低压蒸汽用于供冷／供热所付出的能量代价。本文提出了一种以发电量为基准的供冷／供热可比性能系数法。可比性能系数法将基于分布式能源的各种供冷／供热系统消耗的不同能源统一到等效电耗,通过可比性能系数(供冷／供热量与供冷／供热等效能耗和直接电耗之和的比率)直接比较冷热电多联产和分产方式的供冷／供热性能。可比性能系数法不需要参考外部分产发电效率。本文发现当提供相同的供热量时,基于分布式能源的蒸汽和热水供热系统能够比天然气锅炉节省大约72%和98%的可比能耗(等效电耗和直接电耗之和)。基于分布式能源的、热水和蒸汽驱动的吸收式制冷系统可以分别达到11.4和5.7的可比性能系数,高于分布式能源纯发电驱动的压缩式制冷方式。通过对我国上网型分布式热电联产系统的可比性能系数法研究,将电能、低压蒸汽和热水等多种供热能耗统一能级后,计算供热可比能耗,研究采用热泵供热调峰的天然气区域能源系统的供热可比能耗和供热可比系能随供热调峰负荷比的变化规律,并将与多种传统方法的分析结果进行了对比分析。在将供热可比能耗对应的天然气消耗从分布式热电联产燃气总消耗量扣除的基础上,本文发现能够将不同调峰负荷比的DES+HPH方案发电性能指标回归到分布式发电机组纯发电工况的电效率,直接合理地比较热电联产机组与各种分产发电方式的发电性能,不需要使用外部分产供热效率作为参考。
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【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU996

【参考文献】