基于等效火用降和结构系数的火电机组热经济学研究

摘要

我国是一个能源资源贫乏、能源利用率低的国家,能源问题一直制约着国民经济的发展。以火电机组为主的能源工业生产过程存在很大的节能潜力,采用合理的方式、方法进行节能降耗,对我国能源经济的发展和生态环境的保护都有深远的影响。在此背景下,以火力发电机组为主要研究对象,热经济学分析方法为研究手段,通过对热经济学方法的改进与创新,为火电机组热力系统节能降耗与优化改造提供了可靠的理论依据。
　　本文介绍了热经济学理论中几种传统的分析方法,指出各方法存在的问题及其局限性;以等效火用降理论为基础,确定了热力系统各处等效火用降,提出等效火用降品质系数的概念,并将其用于矩阵模式热经济学补充方程的建立,构造了等效火用降品质系数矩阵方程,并以N315-16.7/538/538机组为例进行了热经济学分析,与经典矩阵模式热经济学计算结果进行比较,验证了该方法的正确性;
　　以结构系数模式热经济学中结构系数的概念为基础,借助于矩阵法和偏微分理论,建立了火电机组热力系统结构系数矩阵方程,得到系统各处的结构键系数和外部键系数,该系数能够反映系统的局部变化对整个系统的影响,由此可以判别系统局部改造方案,并以N1000-25/600/600机组为例进行分析,验证了方法的正确性;
　　本文以N600-25/600/600火电机组为例,分别利用等效火用降品质系数法、基于结构系数的热经济学方法及热经济学结构理论,对机组THA、75％THA、50%THA工况进行了热经济学计算分析,并进行了比较,结果表明:三种方法在用于热经济学分析时都关注于燃料消耗在系统各设备处的分配,所不同的是,等效火用降品质系数法专注于系统内各火用流火用成本的形成过程及分布规律,基于结构系数的热经济学方法主要考虑了系统局部燃料消耗对整体燃料消耗的影响,而热经济学结构理论将系统组元的燃料、产品火用成本作为分析系统性能的依据;利用等效火用降品质系数和外部键系数都可以对机组节能改造方案的经济性进行定量分析,而热经济学结构理论到目前为止还没有这方面的应用;等效火用降品质系数用于构建补充方程时,不仅考虑了工质能量品质的高低,同时体现了火用流进入能量系统不同位置对能量利用程度的影响,基于结构系数的热经济学方法能够体现子系统火用损失或输入火用对全系统火用损失或输入火用的影响,以便确定系统结构的总体布局。

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第一章 绪 论

1.1选题背景及其意义

1.2热经济学的形成及国内外发展现状

1.3本文研究的主要内容

第二章 热经济学的基本理论

2.1 能量定价

2.2 成本

2.3 燃料产品

2.4 热经济学成本方程

2.5 火用的等价性与不等价性

2.6 热经济学分析方法

2.7 本章小结

第三章 基于等效火用降品质系数的热经济学矩阵方法

3.1 等效火用降理论

3.2 补充方程的建立

3.3 方法验证

3.4 本章小结

第四章 基于结构系数的机组热力系统热经济学分析

4.1 结构系数

4.2功率矩阵方程和火用损矩阵偏微方程

4.3 回热系统结构键系数计算方程的推导

4.4 回热系统外部键系数计算方程的推导

4.5 实例分析

4.6 本章小结

第五章 不同热经济学方法的变工况分析及比较

5.1 计算模型

5.2 不同热经济学方法的变工况分析与比较

5.2.3热经济学方法比较

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 未来工作展望

参考文献

在学期间发表的学术论文和参加科研情况

致谢