微型燃气轮机冷电联供系统能量优化与管理

冷热电分布式供能系统是指以燃气发电装置为核心设备的综合供能系统,发电功率从数kW至MW级,适合直接建造在中、小规模的终端用户,并向用户供电、供冷和供热。这是一种临近用户侧的环保、高效、灵活供能方式,通过能量的“梯级利用”大大提高了能源利用效率,并且有效降低了冷、热、电远距离输送损失和相应的输配系统投资。因此,这种方式也成为为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务的重要途径,是新世纪电力工业和能源产业的重要发展方向,其发展日益引起国内外能源动力界的关注。 目前,冷热电三联供系统的主要组成形式是以微、小型燃气轮机为主的发电装置及其余热回收制冷制热装置。本文以此为背景,结合南方地区特点,围绕国家863计划“高效节能与分布式供能技术专题”中的目标导向类课题“兆瓦级冷热电联供分布式能源微网并网关键技术和工程示范”项目展开对佛山禅城供电局冷电联供系统的经济性分析以及系统建成后的能量优化运行管理。 本文在介绍了CCHP系统在国内外的发展情况后,介绍了联供系统选址的冷、电负荷特性,原动部分的设备,包括微型燃气轮机、吸收式制冷机机组以及楼宇的电空调设备,并综合考虑微网运行特点和设计要求,设计示范点冷电联供分布式供能系统方案;其次,综合考虑购电、购气价格以及示范点新旧大楼的特点,建立了系统经济最优、能量利用率最高的数学优化模型,并在VC环境使用遗传算法对优化模型进行仿真分析,得到了典型月份系统的运行特性以及总结了电、气价格对系统经济性运行的影响;然后针对冷电联供系统特点,提出了系统的多种能量管理运行模式,如经济最优、系统能量利用率最高、以电定冷以及以冷定电,并根据不同的运行模式采取不同的控制逻辑,使联供系统能够按照指定模式运行。