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基于燃气轮机冷热电联产系统运行策略优化(2)

人气指数: 发布时间:2016-02-16 10:49  来源:http://www.zgqkk.com  作者: 李天超 李志斌
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  3.1.3溴化锂吸收式制冷机组数学模型
  溴化锂吸收式制冷机的制冷量与制冷所需的热量成正比关系[7]
  式(3)中指制冷机的制冷量,kWh;指制冷机制冷所需热量,kWh;指制冷机实际运行参数
  3.2分产系统数学模型的建立
  3.2.1燃气锅炉数学模型
  燃气锅炉的供热量和燃气锅炉的消耗的燃料热量成正比
  式(4)中:指燃气锅炉供热量,kWh;指燃气锅炉消耗的天然气热量,kWh;燃气锅炉的运行热效率,取0.8;
  3.2.2离心式制冷机数学模型
  离心式制冷机的制冷量和离心式制冷机制冷所需要的电量成正比关系
  式(5)中:离心式制冷机的制冷量,kWh;离心式制冷机制冷消耗的电量,kWh;离心式制冷机实际运行性能系数,取4.0。
  3.3系统目标函数的确定
  本文主要将一次能源节约率P,二氧化碳减排率C,费用节约率A三个指标综合起来作为评价指标。
  3.3.1一次能源节约率
  本文中将系统购电量和燃料量折合成一次能源。一次能源节约率(P)只满足相同的冷热电负荷情况下,联产系统相对于分产系统的一次能源节约量与分产系统的一次能源消耗量的比值。其中电网输电效率取0.92,电厂平均供电效率取0.377。
  3.3.2二氧化碳减排率
  二氧化碳减排率指联产系统相对于分产系统的二氧化碳减排量与分产系统的二氧化碳排放量的比值。其中取外购电对应的二氧化碳排放量为877g/kWh,燃烧天然气对应的二氧化碳排放量为220g/kWh。
  3.3.3费用节约率
  评价主要包括投资成本,维护费用和运行费用。用联产系统相对于分产系统的总费用节约量与分产系统的总费用的比值表示费用节约率。其中年利率取7%,设备残值率取0,设备的寿命年限取20。
  3.3.4一次能源节约率,二氧化碳减排率和费用节省率(PCA)最小化
  本文中综合评价指标把一次能源节约率,二氧化碳减排率和费用节省率同等看待,取各自的权重为1/3.得到最终的评价指标。
  4系统优化结果分析
  在以上的联产系统和分产系统的数学模型下,多目标评价指标下,选取南方某地区一个小时的冷热电负荷,此时环境温度为25℃,用户的电负荷为3000kWh,热负荷为1000kWh,冷负荷为4000kWh。通过计算可以得到“以电定热”运行策略下的多目标评价指标为PCA1=0.1847,“以热定电”运行策略下的多目标评价指标PCA2=0.1709。
  5结论
  本文在确定的冷热电联产系统和传统分产系统模型下,采用多目标评价指标评价比较“以电定热”和“以热定电”两种运行方式,其中多目标评价指标包括三个方面,节能性,经济性,环保性,且每个评价指标都采用联产系统相对于分产系统的节约率,从以上结果可以看到,“以电定热”和“以热定电”两种运行方式下的PCA值都大于0,说明在多目标评价指标下联产系统是优于分产系统的,在以上负荷下以电定热的多目标值大于以热定电的评价值,说明在上述负荷和环境下,采用以电定热运行方式是优于以热定电的运行方式的。在确定的联产系统模型下,多目标指标评价下,通过比较两种运行方式的多目标值有助于指导联产系统采用最优的运行策略。
  参考文献:
  [1]Alanne K,Saari A.Distributed energy generation and sustainable development[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2006,10(06):539-558.
  [2]国家发展和改革委员会.能源发展“十二五”规划[M].北京,2013(01).
  [3]冯志兵,金红光.冷热电联产系统的评价准则[J].工程热物理学报,2005,26(05):725-728.
  [4]胡自勤,蔡睿贤.燃气轮机热电并供系统变工况性能[J].工程热物理学报,1990,11(04):57-360.
  [5]陆伟.城市(北京)能源环境中分布式功能系统优化配置研究[D].中国科学院研究生院(工程热物理研究所),2007.
  [6]冯志兵,金红光.燃气轮机冷热电联产系统与蓄能变工况特性[J].中国电机工程学报,2006,26(04):25-30.
  [7]LI H,Nalim R,Haldi P-A.Thermal Economic optimization of a distributed Multi-generation energy System-A case study of Beijing[J].Applied Thermal Engineering,2006,26:709-719

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