微燃机CCHP系统动态能耗及运行经济性分析

论文摘要

微燃机CCHP系统是建立在能量梯级利用基础上,集供电、供冷和供热为一体的综合能量系统,具有良好的节能效益和经济效益。国内微燃机CCHP系统经济性研究往往基于建筑估算负荷,进行静态经济性分析,不能较好体现机组实际运行的性能。因此,本文基于建筑动态负荷,建立了微燃机CCHP系统动态仿真模型,从而计算获得系统的动态运行经济性。本文的主要工作和成果如下:(1)以杭州燃气集团三幢办公楼为建筑对象,利用现场实测和EnergyPlus软件模拟相结合的方法获得目标建筑全年逐时负荷。结果表明,三楼办公区域实测负荷与模拟值吻合较好,EnergyPlus参数设置合理,可用于目标建筑全年逐时负荷模拟,模拟得到的全年逐时负荷可用于微燃机CCHP系统动态仿真。(2)基于模块化思想,运用Matlab/Simulink软件建立微燃机CCHP系统模型,并利用实测数据验证了模型的可靠性。结果表明,微燃机和烟气直燃机关键性能参数仿真值与实测值偏差均在10%以内,吻合较好,可用于微燃机CCHP动态能耗仿真。(3)根据杭燃微燃机CCHP系统动态能耗仿真结果,从热经济和技术经济角度分析了 CCHP系统的运行经济性。结果表明,微燃机CCHP系统夏季一次能源利用率高于冬季,吸收式制冷循环有利于提高一次能源率。微燃机CCHP系统与两种常规供能系统相比,年节能率分别为2.29%和3.50%。微燃机CCHP系统年烟效率稍高于两种常规供能系统,但相差不大。烟气全部利用情况下,与两种常规供能系统相比,微燃机CCHP系统的节能率可提高为18.69%和20.13%。所以在现行配置下,优化机组运行可提高CCHP系统的节能效益。在杭州现行能源价格下,微燃机CCHP系统与两种常规供能系统相比,年运行费用可分别节省5.05万元和3.70万元。目前,微燃机CCHP系统初投资还过高,系统附加投资偿还年限还很长。因此,制定合理的能源价格或采取政府补贴形式来提高CCHP系统的经济性十分必要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 冷热电联供系统国内外发展现状
• 1.2.1 国外发展概况
• 1.2.2 国内发展概况
• 1.3 微燃机CCHP系统研究现状
• 1.3.1 系统设备研究
• 1.3.2 系统优化研究
• 1.3.3 系统经济性研究
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 微燃机CCHP系统配置
• 2.1 冷热电联供系统配置原则
• 2.1.1 几种基本配置的比较
• 2.1.2 系统配置的优化
• 2.2 杭燃CCHP系统配置
• 2.2.1 目标建筑概况
• 2.2.2 系统设备配置
• 2.3 本章小结
• 第3章 建筑动态负荷特性分析
• 3.1 三楼办公区域负荷测试
• 3.1.1 测试区域概况
• 3.1.2 实验负荷计算
• 3.1.3 三楼区域负荷模拟
• 3.2 建筑动态负荷模拟
• 3.2.1 基本参数设置与建筑建模
• 3.2.2 全年动态负荷模拟
• 3.3 全年逐时电负荷的确定
• 3.4 本章小结
• 第4章 微燃机CCHP系统动态仿真
• 4.1 微燃机数学模型
• 4.1.1 微燃机建模假设
• 4.1.2 气体物性参数计算
• 4.1.3 微燃机出力影响因素
• 4.1.4 微燃机数学物理方程
• 4.1.5 烟气质量流量计算
• 4.1.6 微燃机实测及数学模型验证
• 4.2 烟气直燃机数学模型
• 4.2.1 烟气直燃机建模过程
• 4.2.2 实测及数学模型验证
• 4.3 微燃机CCHP系统仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 微燃机CCHP系统运行经济性分析
• 5.1 动态能耗分析
• 5.1.1 微燃机能流分析
• 5.1.2 烟气直燃机能流分析
• 5.2 热经济性分析
• 5.2.1 次能源利用率
• 5.2.2 节能率
• 5.2.3 （?）效率
• 5.3 技术经济性分析
• 5.3.1 杭州各种能量价格的确定
• 5.3.2 运行效益分析
• 5.3.3 项目投资分析
• 5.4 天然气、电网价格的影响
• 5.4.1 天然气价格的影响
• 5.4.2 电网价格的影响
• 5.4.3 不同地区气/电价格下的经济性
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 符号说明
• 附录A 夏季典型日三楼负荷实测数据
• 附录B 8月15日CCHP系统实测数据
• 附录C 1月5日CCHP系统实测数据
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果