楼宇冷热电联产系统（BCHP）的配置及其最优运行分析

摘要

该文所讨论的BCHP系统都由原动装置燃气轮机及供热或制冷装置溴化锂吸收式机组组成.燃气轮机是根据电力负荷的需求或建筑规模的不同选择的,常用的类型是小型和微型燃气轮机;溴化锂吸收式机组则是利用燃气轮机排气余热供热或制冷的余热型双效机组.为对系统进行正确配置并使其运行最佳,论文首先对小型、微型燃气轮机及溴化锂吸收式机组的工作性能进行了深入分析,并将这些装置的主要性能参数通过Matlab等数学工具拟合成解析函数.该文对超市或软件大楼的BCHP系统配置包含以下内容:分析建筑对象的能源需求结构,计算该建筑的冷、热、电负荷需求;以此为基础制定几种较为合理的配置方案,根据收集到的国内外各厂家的资料,为各方案的燃气轮机、溴化锂吸收式机组等选择具体产品型号,最后分析各个方案的运行成本及其回收年限等.该文第五章探讨了BCHP系统在冷、热、电负荷变化下的最优运行问题.为此建立了同时满足冷、热、电负荷需求的BCHP系统数学模型,该系统数学模型根据补充制冷量的不同方式分为两种类型:利用电动压缩式制冷机的数学模型CSA和在溴化锂吸收式机组中补燃天然气的数学模型CSB.为了进行运行能耗的比较,该文还建立了分别满足冷、热、电负荷需求的独立系统的数学模型.该文以BCHP系统在满足建筑对象冷、热、电负荷需求下的运行能耗最低(购电及购气耗费总和最少)为优化目标函数,以小型燃气轮机的部分负荷程度或微型燃气轮机的回热器旁通率、燃气轮机尾气流向溴化锂吸收式机组和余热锅炉的流量分配率为优化变量.采取的优化方法有惩罚函数法和模式搜索法.根据大量变工况下的优化求解结果,得出了燃气轮机的最优负荷率基本上不受电气比影响的重要结论.同时还得出当电气比较低时,燃气轮机排放的尾气应尽可能的通入溴化锂吸收式机组制冷;当电气比较低时,燃气轮机尾气满足热负荷需求为主要策略.该文还结合超市和软件大楼在冬、夏季一天中的负荷需求变化给出了BCHP系统的最优运行情况,并与独立系统的运行耗费进行了比较.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.1.1冷、热、电三联供的必要性

1.1.2发展BCHP是我国天然气利用的较好选择

1.1.3适合BCHP系统的小型燃气轮机技术已经成熟

1.1.4适合BCHP的吸收式制冷机组发展迅速

1.2国内外的研究现状

1.3本论文主要任务

1.3.1 研究整个系统的总体能源需求

1.3.2 负荷计算

1.3.3 方案制定及具体选型

1.3.4 各方案的热力经济性能比较分析

1.3.5 系统运行的最优化控制分析

第二章 燃气轮机的性能分析

2.1 燃气轮机的发展状况

2.2 微型燃气轮机结构特点

2.3回热器的结构形式

2.3.1回转再生式回热器

2.3.2 板翅式回热器

2.3.3 原表面式回热器

2.4燃气轮机性能参数及其变工况特性

2.4.1 燃气轮机性能参数

2.4.2 燃气轮机变工况特性

2.5燃气轮机在冷热电联产领域的应用

第三章 溴化锂吸收式机组性能分析

3.1溴化锂吸收式机组的主要特点

3.2溴化锂吸收式机组的主要循环分析

3.2.1单效溴化锂吸收式循环

3.2.2双效溴化锂吸收式循环

3.3溴化锂吸收式机组在冷热电联产上的应用分析

3.3.1单效吸收式机组在冷热电联产上的应用

3.3.2双效吸收式机组在冷热电联产上的应用

3.4溴化锂吸收式机组的变工况性能

3.4.1原动机为微型燃气轮机

3.4.2原动机为小型燃气轮机

第四章 典型建筑的BCHP联产系统的配置

4.1研究整个系统的总体能源需求

4.2建筑的冷、热、电负荷计算

4.2.1超市冷、热、电负荷计算

4.2.2紫竹科学园区软件大楼的冷、热、电负荷计算

4.3 BCHP系统的配置

4.3.1超市BCHP联产系统的配置

4.3.2软件大楼BCHP联产系统的配置

第五章 BCHP联产系统的最优运行分析

5.1概述

5.2独立系统数学模型

5.3联产系统数学模型

5.3.1联产系统CSA的数学模型

5.3.2联产系统CSB的数学模型

5.4联产系统模型的优化求解

5.4.1惩罚函数法

5.4.2模式搜索法

5.5联产系统模型的优化运行分析及其与独立运行系统的比较

5.5.1变工况时燃气轮机的最优部分负荷率

5.5.2变工况时燃气轮机排气的最佳流量比

5.5.3超市联产系统在夏季和冬季一天中的最优运行

5.5.4软件大楼联产系统在夏季和冬季一天中的最优运行

第六章 结论与展望

6.1本文结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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