基于热网的分布式能源系统研究

摘要

目前，我国集中供热系统热源的容量是按末端用户的设计热负荷确定，热源大部分时间都在低负荷下运行，导致了供暖季热源的运行效率较低。此外，供热管网普遍存在‘大流量、小温差’的问题，而且国内供热管网的调节水平较低，供热管网输送能耗过大现象比较严重。
　　本文将分布式调峰技术与天然气分布式冷热电联供技术有机结合，在大温差热力站处设置燃气轮机作为调峰热源，利用其发电后排出的烟气余热为热用户供热，承担峰值负荷。
　　本文分别根据BIN法和积分法建立了该供热系统运行费用的数学模型，通过编程模拟计算了燃气轮机作为调峰热源的供热系统全年运行能耗，并进行了优化分析，得到了系统的最优调峰比，同时研究了燃料费用对系统最优调峰比的影响。将该供热系统、二次网燃气锅炉调峰系统和普通集中供热系统的运行费用、火用效率和污染物的排放量进行了比较。结果表明:燃气轮机作调峰热源的供热系统运行费用最低，火用效率最高，环境效益最好。
　　根据网络图论和基尔霍夫定律建立了集中供热管网水力工况的数学模型，并编制了热网水力工况的模拟计算程序。利用该程序模拟分析了换热站改造对一次网水力工况的影响，并计算出了热网在模拟调节过程中的各组过渡流量，为热网的快速高效调节提供了条件。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 供热技术研究现状

1．2．1 二次网分布式燃气调峰

1．2．2 吸收式热泵

1．2．3 吸收式换热

1．2．4 分布式能源

1．3 研究内容

1．4 研究意义

第2章 系统介绍

2．1 调峰热源的选择

2．1．1 内燃机为原动机的天然气热电冷联供系统

2．1．2 燃气轮机作为原动机的天然气热电冷联供系统

2．2 烟气余热回收

2．3 吸收式换热及其火用分析

2．3．1 吸收式换热机组

2．3．2 吸收式换热的火用分析

2．4 燃气轮机作二次网调峰热源的供热系统

2．4．1 系统运行方式

2．4．2 系统应用价值

第3章 系统运行能耗分析

3．1 温频法

3．1．1 运行费用模型

3．1．2 算例及结果分析

3．2 积分法

3．2．1 热负荷延续时间图

3．2．2 系统运行费用模型

3．2．3 结果分析

3．2．4 燃料价格对最佳调峰比的影响

3．3 不同调峰方式的对比分析

3．3．1 运行费用的比较

3．3．2 系统能效分析

3．3．3 环境效益的分析比较

3．4 本章小结

第4章 一次网水力工况分析及调节

4．1 热水集中供热管网水力工况建模

4．1．1 图的概念

4．1．2 树的概念

4．1．3 关联矩阵与基本回路矩阵

4．1．4 基尔霍夫定律

4．1．5 集中供热管网水力工况基本模型

4．1．6 管路特性方程

4．1．7 集中供热管网水力工况基本模型

4．2 集中供热管网水力工况计算方法

4．3 水力工况分析

4．4 热网调节

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况