基于有机朗肯循环的太阳能驱动冷热电联供系统设计方法及性能分析

发布时间：2021-04-15 09:55

　　经济发展与环境污染解耦发展的新模式,促使利用太阳能等可再生能源的冷热电联供系统（Combined cooling heating and powersystem,CCHP系统）研究成为热点。针对一种太阳能光热驱动的串联式CCHP系统展开研究,系统由槽式集热器（Parabolic trough collector,PTC）、集热环路、储热罐、补燃锅炉、有机朗肯发电循环（Organic rankine cycle, ORC）和溴化锂吸收式制冷循环组成,夏季供冷,冬季供暖,全年供电。提出一套针对系统PTC面积、储热罐和补燃锅炉容量的工程设计方法,可分别采用能量利用效率、年值费用和效率与费用的耦合式作为系统的设计指标。基于该方法,针对一个实际建筑,以耦合指标为例,确定出系统关键部件容量,并应用上述三种不同指标,对设计辐射、太阳能保证率和储能比例的敏感程度进行分析。结果表明,为了在设计阶段使三种评价指标达到最优,随着设计辐射量的增加,选取的太阳能保证率也应增加。 

【文章来源】：机械工程学报. 2019,55(06)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

流程图表1系统参数项目参数设计辐射/(W/m2)550太阳能保证率0.4储能比0.3供热效率0.9表2设备投资设备投资/元聚焦式槽式太阳能集热器/m2800储热罐/kW230

Ｕ?两天的逐时负荷情况如图3a所示，其中纵坐标表示对应负荷所需要的热量。可以看到夏季典型日最大热量需求出现在15点，冬季最大热量需求出现在9点，图3b展示了这两个时刻各自的冷热电负荷以及对应负荷所需的驱动热量。纵轴左侧是夏季典型日的情况，纵轴右侧是冬季典型日的情况。夏季下午气温高，因此这两天中的最大负荷驱动热量QA发生在夏至日下午3点，为3200.84kW。后面的设计均以6月21日为基矗图3典型日各刻冷热电负荷对应的热量需求天津地区全年的法向直射辐射如图4所示，本文设计辐射选取6月21日下午3点对应的法向直射辐射550W/m2，入射角余弦值取1。根据流程图方法，设计时可选择不同的评价指标，本案例以综合指标为例，为了使γ最小，太阳能保证率u和储能比w见表1，分别取0.4和0.3，对两参数取值的讨论详见4.2节。CCHP的运行策略主要包括以电定热和以热定电两种[17]，本文中选用以电定热策略。将求得的PTC面积下的6月21日逐时集热量与当天的负荷驱动热进行对比，见图5。图中阴影部分表征集热量大于需求量。本文采取削峰填谷策略[18]，将多余集热量存入储能设备，集热量小于需求热时放出能量，其余部分用天然气为燃料的补燃锅炉供能。最大差异值发生在18时，结合流程图的方法，确定出储热罐容量以及补燃锅炉容量。图4天津典型年法向直射辐射图5典型日下负荷需求热与PTC集热量对比图针对前面确定出的设备容量进行全年校核，见图6。图的下侧选取了全年每个月中的最大负荷所对应的需求热。由于3～5月，9～10月为过渡季，因此只有电负荷?

[17]，本文中选用以电定热策略。将求得的PTC面积下的6月21日逐时集热量与当天的负荷驱动热进行对比，见图5。图中阴影部分表征集热量大于需求量。本文采取削峰填谷策略[18]，将多余集热量存入储能设备，集热量小于需求热时放出能量，其余部分用天然气为燃料的补燃锅炉供能。最大差异值发生在18时，结合流程图的方法，确定出储热罐容量以及补燃锅炉容量。图4天津典型年法向直射辐射图5典型日下负荷需求热与PTC集热量对比图针对前面确定出的设备容量进行全年校核，见图6。图的下侧选取了全年每个月中的最大负荷所对应的需求热。由于3～5月，9～10月为过渡季，因此只有电负荷。此外，由于每天的电负荷变化趋势相同，因此每个月最大负荷中电负荷数值相同。全年中负荷最大值出现在6月19日下午2点，冷负荷2505.79kW，电负荷247.09kW，对应的总需求热为3854.24kW。同时由图6可以看出，热量需求夏季大于冬季，过渡季节最校供应侧由补燃锅炉图6全年供需校核图

【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能辅助燃煤发电系统蓄热运行策略优化[J]. 黄畅,侯宏娟,丁泽宇,许克珂,杨勇平.  工程热物理学报. 2017(03)
[2]内置热泵的热电冷联合有机朗肯循环能效分析[J]. 洪光,张新铭,李建军.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2012(10)
[3]太阳能冷热电联供分布式能源系统的研究[J]. 苏亚欣,费正定,杨翔翔.  能源工程. 2004(05)



本文编号：3139113