微燃机分布式能源系统建模仿真与优化研究

发布时间：2017-04-04 14:09

  本文关键词：微燃机分布式能源系统建模仿真与优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前,我国能源结构很不合理,消费能源以煤炭为主导,而世界能源结构是以石油、天然气为发展趋势,尤其是天然气。而且在以煤炭为主导的能源体系中,能量需以巨大的环境代价来获得。因此,为了保证经济的长远发展,寻找一种能源高效利用、清洁环保的方法已是当务之急。微型燃气轮机(简称微燃机)冷热电联供(Combined Cooling Heating and Power,CCHP)系统是一种典型的能源梯级利用系统,通过对不同品级能源的分级利用,可以在为用户提供电能的同时提供冷、热能等多重形式的能量,大大提高了能源利用率。本文通过Matlab/Simulink仿真平台、数据拟合等方法建立起C200微燃机和溴化锂制冷机组仿真模型,研究其在某示范工程研发大楼内的运行情况,为此系统的推广奠定理论基础。主要研究内容及成果如下:详细剖析了微燃机、溴化锂吸收式机组制冷/供热过程的工作原理和热力过程,并建立起相应的数学物理方程,利用Matlab/Simulink仿真平台建立微燃机CCHP系统,再根据厂家提供的数据验证此模型的准确性。在此基础上,结合上海浦东新区某示范工程研发大楼的电负荷以及冷热负荷需求,以系统经济性为优化目标,选择最佳的系统设备配置,选择C200微燃机和余热烟气溴化锂吸收式机组,组成微燃机冷热电联供系统(MTC200-CCHP),最后利用已建立的仿真模型对研发大楼进行动态能耗分析。在本文的示范工程项目中,系统全年两套微燃机CCHP系统设备全部开启满负荷运行,可满足研发大楼约30%的基本电量,其余通过电网补充。冷热负荷优先由分布式能源系统提供,不足的部分可通过溴化锂机组补燃。夏季溴化锂机组利用烟气余热可制得1048~1072kW冷量,约占用户21.24%~41.92%的冷量需求;冬季可制得959~992kW热量,约占用户26.64%~39.68%的热量需求。示范工程微燃机CCHP系统制冷/热季节一次能源利用率分别为75.03%、73.25%,年平均能源综合利用率为74.22%。
【关键词】：冷热电联供 微燃机 分布式能源系统 动态能耗
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK479;TU83
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 本研究课题的学术背景及其理论与实际意义14-15
• 1.2 微燃机冷热电联供系统简介15-16
• 1.3 国内外研究现状16-18
• 1.3.1 国外研究现状16-18
• 1.3.2 国内研究现状18
• 1.4 研究内容18-20
• 第2章 微燃机热力过程分析与建模仿真20-38
• 2.1 微燃机内部系统配置20-21
• 2.2 微燃机工作原理分析21-22
• 2.3 微燃机热力学过程分析22-24
• 2.4 微燃机热力过程数学物理方程24-30
• 2.4.1 进气管模块（0-1 过程）25-26
• 2.4.2 压气机模块（1-2 过程）26-27
• 2.4.3 回热器模块（2-3 以及 5-6 过程）27
• 2.4.4 燃烧室模块（3-4 过程）27-29
• 2.4.5 透平模块（4-5 过程）29
• 2.4.6 发电机模块29-30
• 2.5 数学建模过程30-33
• 2.5.1 进气管模块30
• 2.5.2 压气机模块30-31
• 2.5.3 回热器模块31
• 2.5.4 燃烧室模块31-32
• 2.5.5 透平模块32
• 2.5.6 发电机模块32-33
• 2.6 微燃机仿真模型验证33-35
• 2.7 本章小结35-38
• 第3章 溴化锂吸收式机组工作热力过程分析与建模仿真38-52
• 3.1 溴化锂机组工作热力工程分析38-41
• 3.1.1 制冷烟气模式39
• 3.1.2 制冷直燃模式39
• 3.1.3 制冷补燃模式39-40
• 3.1.4 制热烟气模式40
• 3.1.5 制热直燃模式40-41
• 3.1.6 制热补燃模式41
• 3.2 吸收式制冷机组建模仿真过程分析41-43
• 3.2.1 烟气制冷模式建模分析41-43
• 3.2.2 制冷补燃模式建模分析43
• 3.3 制热过程及仿真建模过程分析43-44
• 3.3.1 烟气制热模式建模分析43-44
• 3.3.2 烟气补燃模式建模分析44
• 3.4 溴化锂制冷机组工作模式数学建模44-47
• 3.4.1 烟气制冷模式数学建模44-45
• 3.4.2 补燃制冷/热模式数学建模45
• 3.4.3 烟气制热模式数学建模45-46
• 3.4.4 溴化锂吸收式机组整体仿真模型46-47
• 3.5 溴化锂制冷机组模型验证47-50
• 3.5.1 烟气质量流量对制冷量的影响47-48
• 3.5.2 微燃机废气进.温度对制冷量的影响48
• 3.5.3 冷却水进.温度对制冷量的影响48-49
• 3.5.4 冷冻水出.温度对制冷量的影响49
• 3.5.5 烟气体积流量对制热量的影响49-50
• 3.5.6 微燃机废气进.温度对制热量的影响50
• 3.6 本章小结50-52
• 第4章 微燃机CCHP系统运行配置优化52-64
• 4.1 系统优化分析52-53
• 4.2 建模研究53-56
• 4.2.1 优化公式53-56
• 4.2.2 优化模型56
• 4.3 项目验证56-62
• 4.3.1 示范大楼概况及负荷分析56-57
• 4.3.2 天然气分布式能源供能方案57
• 4.3.3 系统经济性优化57-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第5章 某研发大楼微燃机CCHP系统模拟研究64-76
• 5.1 微燃机CCHP系统64-65
• 5.1.1 微燃机CCHP系统仿真模型64
• 5.1.2 微燃机CCHP系统运行策略64-65
• 5.2 研发大楼综合用能情况65-69
• 5.2.1 研发大楼电负荷分析65-66
• 5.2.2 研发大楼冷/热负荷分析66-69
• 5.3 研发大楼微燃机CCHP系统动态能耗分析69-74
• 5.3.1 微燃机能流分析69-70
• 5.3.2 系统能流分析70-73
• 5.3.3 系统能源利用率分析73-74
• 5.4 本章小结74-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 结论76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间发表的论文82-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 涂逢祥,王庆一;建筑节能——中国节能战略的必然选择(上)[J];节能与环保;2004年08期

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

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2 杨锦成;微型燃气轮机冷热电联供系统集成与性能仿真研究[D];上海交通大学;2009年

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1 陶冶;200kW燃气轮机分布式供能系统方案研究[D];大连海事大学;2011年

  本文关键词：微燃机分布式能源系统建模仿真与优化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285657