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引入蓄能环节的分布式能源系统优化分析

作　者: 许家琪
导　师: 李惟毅
学　校: 天津大学
专　业: 热能工程
关键词: 热电冷联供系统 蓄能装置 运行策略优化 系统设备优化 经济性
分类号: TM611
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


分布式供能系统主要是指分布式供电及热电冷联供系统,此系统能够有效利用有限资源,减小对环境的污染并能补充电网运行的安全可靠性,并以其投资小、见效快、排放低、能量传输损耗低和能源利用率高等优点,成为未来供能系统的发展趋势。本文以天津市某医院为研究对象,在分析其冬季、夏季、春秋季典型日逐时热电冷负荷的基础上,建立了热电冷联供系统中各主要设备的数学模型,并且重点研究了系统中蓄能装置的运行特点及其影响因素,研究结果表明,蓄能装置入口流速、进出口温度、蓄能比例对蓄能过程影响较大。热电冷联供系统能够高效运行的关键在于对其运行策略和系统配置的优化,这样既可以提高系统的运行效率,使系统尽量在满负荷下运行,又可以有效降低系统的固定投资成本。本文根据设备容量、数量、性能、分时电价及天然气价格等,在满足用户所需的负荷条件下,分别以日运行费用最小和所选设备数量最少(即系统结构最简、初投资最少)为目标函数,建立了混合整型非线性(MINLP)多级目标函数,并且采用了将罚函数和动态规划相结合的方法,对目标函数进行求解分析。本文通过对具体算例的分析,得出燃气轮机发电功率、天然气价格、峰谷电价比、蓄能罐容积等因素对热电冷联供系统的影响,结果表明,峰谷电价比相对于天然气价格和燃气轮机发电效率而言,对系统的影响较小,同时指出对于每一个热电冷联供系统均存在一个最优蓄能容积,在这个容积下,系统中蓄能装置能够最好的发挥其移峰填谷、提高系统运行效率的作用,同时系统的经济性也随之有了很大的提高。在对系统进行了优化后,本文将对引入蓄能环节的热电冷联供系统、无蓄能装置的热电冷联供系统和常规分供系统从经济性指标、能源利用率等方面进行比较,从而说明引入蓄能环节的热电冷联供系统的优越性能。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-16
  1.1 本课题研究背景  7
  1.2 引入蓄能环节的分布式能源系统概述  7-9
    1.2.1 分布式能源系统概述  7-8
    1.2.2 蓄能装置系统概述  8-9
  1.3 分布式能源系统国内外发展现状  9-12
    1.3.1 国外发展状况  9-10
    1.3.2 国内发展状况  10-12
  1.4 引入蓄能环节的分布式能源系统国内外研究状况  12-15
    1.4.1 国外研究状况  12-13
    1.4.2 国内研究现状  13-15
  1.5 本论文研究的主要内容  15-16
第二章 逐时负荷分析与分布式能源系统主要设备模型  16-29
  2.1 建筑物日逐时负荷  16-18
  2.2 分布式能源系统主要组成设备模型  18-28
    2.2.1 动力发电装置  18-21
    2.2.2 余热吸收式溴化锂冷温水机组  21-24
    2.2.3 余热锅炉  24-25
    2.2.4 自然分层水蓄冷装置数学模型的建立  25-28
  2.3 本章小结  28-29
第三章 引入蓄能环节的热电冷联供系统优化研究  29-57
  3.1 引入蓄能环节的分布式能源系统方案  29-30
  3.2 引入蓄能环节的热电冷联供系统优化运行数学模型  30-33
  3.3 蓄能装置的优化与分析  33-39
  3.4 建立多级目标方程  39
  3.5 求解系统目标函数的算法  39-45
    3.5.1 混合整型非线性规划（MINLP）问题算法  39-42
    3.5.2 动态规划算法  42-44
    3.5.3 混合整型非线性动态规划算法对引入蓄能环节的热电冷联供系统的优化  44-45
  3.6 案例分析  45-55
    3.6.1 冬季典型日优化运行模式  47-50
    3.6.2 夏季典型日优化运行模式  50-52
    3.6.3 春秋季典型日优化运行模式  52-55
  3.7 本章小节  55-57
第四章 引入蓄能环节的分布式能源系统技术经济分析  57-74
  4.1 常见的经济分析方法及指标  57-59
  4.2 引入蓄能环节的分布式能源系统应用案例的经济性分析  59-69
    4.2.1 系统配置方案  59-60
    4.2.2 能源价格基本参数的确定  60-61
    4.2.3 运行费用分析  61-63
    4.2.4 热电冷联供系统初投资的估算  63-64
    4.2.5 影响经济性的因素分析  64-69
  4.3 有无蓄能装置的热电冷联供系统对比分析  69-71
    4.3.1 年净收益比较  69-70
    4.3.2 静态回收期比较  70-71
  4.4 各种方案的技术经济指标分析对比  71-73
  4.5 本章小节  73-74
第五章 结论与展望  74-76
  5.1 总结  74-75
  5.2 展望  75-76
参考文献  76-81
附录  81-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 发电、发电厂 > 各种发电 > 火力发电、热力发电
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