分布式能源系统中燃气轮机热电联产的研究

分布式能源是世界能源发展的最新方向,通常都是多联产或多功能系统,其最主要的优点就是应用在冷热电联产中。具有效率高、占地少、保护环境、变负荷特性灵活、输电损失小、供电可靠性高、初投资低等优点。作为分布式能源系统中的重要动力装置,以天然气为燃料的燃气轮机热电联产技术近年来发展迅速。该系统不仅产出电能,还将发电后低品味的余热用来供热,大大提高了能源利用率,具有良好的社会效益、节能效益和环境效益。燃气轮机热电联产系统既可以单独使用,承担给一栋大楼或一个小区同时提供热、电两种能量的任务;更可作为分布式电源的一种,以一个子系统的身份和其它的分布式电源一起在分布式能源系统中发挥作用。 “以电定热”和“以热定电”是燃气轮机热电联产系统两种常见的运行方式,两种运行方式各有其优缺点,具体选择哪种,要看哪种负荷对系统更重要和更有后备保障支持来决定。对于热电联产,要解决的最关键问题就是尽可能满足用户在不同时段对热电的需求变化,也就是要合理解决联产系统热电产出比和用户对热电的需求比之间的矛盾,以使联产系统达到最佳的一次能源利用效率。 文章首先从理论角度对热电联产的节能机理进行了分析,并与热电分产进行了比较。之后,在对联产系统“以电定热”和“以热定电”两种运行方式进行定量比较的基础上,提出了将燃气轮机热电联产系统与相关辅助设备结合以解决热电供需不平衡问题的优化方案,并通过相关算例证实了其合理性。此外,作为一种重要的分布式电源,文章还给出了在接入分布式能源系统后,燃气轮机热电联产子系统应该满足的约束条件及相应的运行方式建议。 最终的燃气轮机热电联产系统是要和其它几种分布式电源一起组成分布式能量管理系统,为统一接口,所有的分布式电源的模型均需遵循IEC-61970系列标准的301部分,即公共信息模型(CIM)。因此,文章的第四章给出了燃气轮机发电单元的CIM模型,并描述了方案的程序设计思路。