多联产能量系统产品的(火用)经济分析

摘要

改革开放三十年，我国经济高速发展，社会长足进步，取得了举世瞩目的伟大成就。目前我国社会正在向更高阶段迈进，正在建设以资源环境承载力为基础、以自然规律为准则、以可持续发展为目标的资源节约型、环境友好型社会。而传统的供能系统是大机组、大电网组成的集中供能系统，这种供能方式以石化能源为输入燃料，存在许多问题：产品单一，安全性差；大气污染问题较严重；电力需求大于供应，电网建设速度缓慢与社会快速发展不相协调。这就要求发展新的供能模式弥补集中供能系统的不足，多联产能量系统是一个复杂系统，它有诸多优点：安全可靠；洁净环保；经济高效，可作为集中供能系统的有益补充。 经济性是评价一个工程建设项目的重要指标，没有经济性就没有竞争力，在激烈的市场竞争中就会处于不利的位置，从而被淘汰。建设多联产能量系统也要进行经济性的评估、经济优化，新建的多联产能量系统要有较高的经济效益、环境效益。这就要求我们研究建设多联产能量系统应遵循的准则问题（如何生产出产品的问题），多联产能量系统产品如何定价的问题，如何优化系统使产品的经济收益最大的问题(如何降低产品成本的问题)。解决这些问题就是对社会的贡献。这就是本文选题的意义所在。 本文根据系统集成的理论、热经济分析的理论、优化理论做了以下几方面的工作，并取得了相应的结果。 首先，提出了建立多联产能量系统应遵循的六条准则：燃料输入多样、能量转化高效、产品输出多种、经济安全可靠、洁净环保友好、运行灵活易调。根据准则设计了六种以可再生能源为主的多联产方案：太阳能热、冷联产系统；太阳能电、热、冷联产系统；天然气——太阳能互补电、热、冷联产能量系统；天然气—太阳能互补、蒸汽—燃气联合循环联产能量系统；生物质燃料—太阳能互补多联产系统；太阳能—高温燃料电池联产系统。 其次，根据“优质优价”原则，提出了确定多联产能量系统产品的单位火用成本的“能质因数法”。并据此改进完善了多联产能量系统产品的单位火用成本分析的矩阵模式。通过实例计算得到了多联产能量系统产品电、热的单位火用成本，与单产电、单产热的单位火用成本对比，与产品等价分配得到的单位火用成本对比，发现根据“能质因数”确定产品的单位火用成本较为合适。 提出了确定多联产能量系统产品单位火用经济成本的“能质因数法”，并据此对一个多联产能量系统产品的单位火用经济成本进行了分析，通过实例计算得到了多联产能量系统产品电、热的单位火用流经济成本，与按产品等价得到的产品电、热的单位火用流经济成本对比，发现根据“能质因数”确定单位产品火用流的经济成本是令人满意的。为确定多联产能量系统产品的成本提供了标准客观的、操作方便的方法，特别适用于计算复杂能量系统的产品成本。 最后，对多联产能量系统定义了资源结构系数，并据此分析出了要达到输出产品火用收益的最大值，需改进的子系统；建立了表示多联产能量系统产品总经济收益的目标函数，据此分析出了要达到多联产能量系统产品的最大经济收益，改进的子系统需满足的条件。可供优化多联产能量系统时参考。