分布式能源系统研究

能源是人类用来维持生存活动的基础。随着社会经济的发展,人们对于能源的需求越来越大。现阶段,我国能源消费主要以煤炭为主,而且能源结构不合理,能源利用率不高,是世界单位能耗最高的国家之一,二氧化碳排放强度也相对较高;应迅速走向可持续的、与大自然和谐相处的发展模式,如发展多类能源系统集成、利用可再生能源等。本论文依托自然科学基金项目“冷热电联产系统装置及应用（NO50746001）”和“热力机械等工程问题代数显式解析解（NO 50876106）”等,对分布式能源系统进行研究和阶段总结。提出太阳能与燃气轮机冷热电联产系统集成,分析活塞式内燃机（以下简称内燃机）冷热电联产系统的典型变工况性能,讨论环境参数对冷热电联产系统的影响。 太阳能是可再生能源中最引人注目的清洁能源。它具有能流密度低、不连续、不稳定、受环境因素影响比较大等特点,需要与其他能源互补。分布式能源系统,一方面是小规模型的系统,适合与太阳能相结合;另一方面弥补了太阳能不连续、不稳定缺点。基于上述原因,提出太阳能与燃气轮机冷热电联产系统集成,以常用的相对节能率为基础,提出更适合评价新系统的“全年相对节能率”。对太阳能集热器面积进行优化,与常规的燃气轮机冷热电联产系统进行对比;并讨论燃气轮机装机容量、太阳辐射强度及日照时间长短对最佳太阳能集热器面积的影响。 由于内燃机冷热电联产系统变工况性的研究还处于初级阶段,本文从内燃机冷热电联产系统三大主要设备即内燃机、余热锅炉以及制冷机组的变工况入手。根据恒转速内燃机的典型变工况特性,结合单压余热锅炉（分为产饱和蒸汽余热锅炉和产过热蒸汽余热锅炉）变工况解析特性,并采用修正DOE-2模型的制冷机组变工况特性,得出联产系统性能。考虑内燃机变负荷、制冷机组冷却水入口温度以及冷媒水出口温度对系统的影响。总能利用率Z、当量（火用）效率ηex、经济（火用）效率θ以及相对节能率FESR在比功率（?）为0.8左右,存在最大值,为系统最佳状态点。当（?）为0.2～0.3,FESR为负值,意味着与分产系统相比,联产系统并不节能。 环境参数对冷热电联产系统的变工况影响也很大,本文对燃气轮机冷热电联产系统仅做定性分析,侧重分析大气压力对内燃机冷热电联产系统的影响。随着大气压力的减少,ηex、θ和FESR都先增加后减少,在大气压力为0.8bar左右达到最大,而Z随着大气压力减少而减少。