天然气冷热电联供系统的优化配置研究

【摘要】：近年来，我国能耗的急剧增长，由此引发的环境问题也日趋严重，这已成为制约我国经济可持续发展的一个重要瓶颈。调整能源结构，提高能源利用率，降低建筑能耗，特别是降低暖通空调及卫生热水能耗已经成本我国能源战略的重点。 冷热电联供系统是一种建立在能量梯级利用基础上的，将制冷、供热及发电过程一体化的多联产能源系统。它集合高新技术和设备为一体，对能量实现梯级利用，不仅大大地提高了能源利用效率，降低了投资和运行成本，而且对于提高能源系统的安全性和保护生态环境都具有重要意义。 本文对天然气冷热电联供系统的概念、特点、组成及分类进行了介绍，归纳了常见的冷热电联供系统的典型流程，并阐明了各自的工作原理。文章对冷热电联供系统的能源配置原则进行了阐述，并以长沙市的某医院建筑为研究对象，首先利用能耗模拟软件EnerygPlus和DesignBuilder对建筑进行全年的能耗模拟，得到建筑全年逐时的冷、热、电负荷的数据。然后分别在以电定热和以热定电的设计原则下，每种原则选取两种不同的系统配置方案，以年度化成本最小，年运行收益最大为目标函数，建立经济性优化模型。最后采用优化算法，对四种方案进行了优化计算。通过优化计算，确定了系统的优化配置方案，最佳的机组的台数和容量，以及需要从电网购买的电量，冷、热负荷的补燃量等。在优化配置出来的可行的系统方案的基础上，确定了冬季、夏季和过渡季节的运行策略。将优化后的方案与分产系统进行了对比分析，可以看出冷热电联供系统相对于分产系统的节能性，以及采用以电定热的设计原则下的燃气内燃机的两种方案作为医院建筑的冷热电联供系统的优越性，并给其他建筑物如何确定最佳的配置方案提供了有效的方法和参考。 【关键词】：冷热电联供系统 经济性 优化 系统配置方案
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM611.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景10-13
• 1.1.1 能源现状和环境问题分析10-11
• 1.1.2 发展趋势11
• 1.1.3 面临的问题和解决途径11-13
• 1.2 天然气冷热电联产系统的国内外发展现状13-15
• 1.2.1 国外发展现状13-14
• 1.2.2 国内发展现状14-15
• 1.2.3 天然气冷热电联供系统的发展难点15
• 1.3 本文研究的内容15-17
• 第2章 天然气冷热电联供系统的介绍17-25
• 2.1 天然气冷热电联供系统的概述17-18
• 2.1.1 天然气冷热电联供系统的基本概念17
• 2.1.2 天然气冷热电联供系统的特点17-18
• 2.2 天然气冷热电联供系统的组成18-21
• 2.2.1 天然气冷热电联供系统的动力设备19-20
• 2.2.2 天然气冷热电联供系统的余热制冷装置20-21
• 2.3 天然气冷热电联供系统的分类与典型流程21-24
• 2.3.1 天然气冷热电联供系统的分类21-22
• 2.3.2 燃气轮机冷热电联供系统的典型流程22-23
• 2.3.3 燃气内燃机冷热电联供系统的典型流程23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 冷热电联供系统的负荷计算25-32
• 3.1 建筑能耗模拟分析软件25-28
• 3.1.1 EnergyPlus25-27
• 3.1.2 DesignBuilder27
• 3.1.3 负荷计算的必要性和要求27-28
• 3.2 冷热电联供系统的应用案例分析28-31
• 3.2.1 案例概况28
• 3.2.2 基本设计参数的确定28-29
• 3.2.3 医院的冷、热、电负荷模拟结果29-31
• 3.3 本章小结31-32
• 第4章 天然气冷热电联供系统的优化设计32-57
• 4.1 常见的配置方法32
• 4.2 优化配置方法32-46
• 4.2.1 优化的内容及步骤32-33
• 4.2.2 联供系统的优化设计与配置33-34
• 4.2.3 冷热电联供系统以电定热两种方案的建模34-41
• 4.2.4 冷热电联供系统以热定电两种方案的建模41-46
• 4.3 优化配置结果分析46-56
• 4.3.1 优化算法的选择46
• 4.3.2 优化的基本数据46-47
• 4.3.3 以电定热的优化结果及分析47-49
• 4.3.4 以热定电的优化结果及分析49-51
• 4.3.5 运行优化方案51-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 冷热电联供系统经济性分析57-63
• 5.1 常见的经济性评价指标57-59
• 5.1.1 动态回收期57-58
• 5.1.2 内部收益率58
• 5.1.3 净现值58
• 5.1.4 经济火用效率58-59
• 5.2 各方案的经济性分析59-62
• 5.2.1 初投资估算59
• 5.2.2 燃料消耗量和消耗费的计算59-60
• 5.2.3 发电量的计算60
• 5.2.4 各方案的投资、收益等经济性的比较分析60-61
• 5.2.5 各方案计算结果分析61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论与展望63-65
• 参考文献65-68
• 致谢68

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