冷热电三联供系统关键设备与配置方案优化

介绍天然气冷热电三联供系统(以下简称联供系统)关键设备。以某办公建筑为研究对象,分析建筑冬季、夏季典型日逐时冷热电负荷。以联供系统寿命周期成本最小作为目标,建立联供系统优化模型,对方案1(燃气轮机发电机组+烟气型溴化锂吸收式热泵机组+燃气锅炉+电制冷机组)、方案2(燃气内燃机发电机组+烟气型溴化锂吸收式热泵机组+燃气锅炉+电制冷机组)两种联供系统的设备规格和运行策略进行优化。方案1的寿命周期成本最小。     

地源热泵与水蓄能联合系统运行策略重新制定

以天津市某能源站内地埋管地源热泵与水蓄能联合运行系统(联合运行系统还配置了市政热源接口、电制冷机组作为补充)为研究对象,根据调研结果,重新制定运行策略。利用TRNSYS软件建立联合运行系统仿真模型,对地埋管地源热泵机组优先单机运行、双机运行方式下的季节能效比进行模拟。模拟时间(选取负荷率较高的时间):供暖期,典型年的12月15至19日,供冷期,典型年的7月15至19日。优先单机运行方式的制热、制冷季节能效比分别为4. 37、2. 62,双机运行方式的制热、制冷季节能效比分别为3. 99、2. 31。与双机运行方式相比,优先单机运行方式的制热季节能效比、制冷季节能效比均比较高,说明优先单机运行方式的性能更优。     

数据中心冷热电联供系统全工况热力性能分析

建立了夏热冬冷地区某数据中心天然气冷热电联供系统全工况数学模型。得到了燃气轮机和双效溴化锂机组的全工况性能规律,计算了系统夏季典型日冷热电输出及一次能源利用率、相对节能率,并比较了设备容量配置对系统性能的影响。结果表明,数据中心总冷负荷相对常规建筑较大,联供系统夏季典型日的热力性能总体较高。在研究范围内,增大溴冷机组容量或减小电制冷机组容量,有利于提高系统的总体一次能源利用率和相对节能率。本研究为数据中心冷热电联供系统的设计和运行优化提供依据。     

重庆某冷热电三联供与江水源热泵复合系统运行分析

结合实测调研与第三方检测数据,对重庆某冷热电三联供复合供能系统的实际运行性能进行了综合分析。实测结果表明:该三联供系统的发电效率为35%,余热回收效率为52.7%,一次能源综合利用率为82.3%;江水源热泵系统制冷工况在55.6%的负荷率下运行,制热工况在89.3%的负荷率下运行,制冷能效比为3.85,制热能效比为3.97。相对于实际运行策略,系统在设计策略下运行可节能39.9%。     

复合供能系统优化配置和运行策略研究

针对由微小型燃气轮机分布式供能系统和地下水地源热泵组成的复合供能系统,以北京市某典型医院为应用对象,分别以年总费用和天然气年节能率为优化目标,对系统在经济最优、以热定电和节能最优3种运行策略下的优化配置和运行规律进行了研究。结果表明,与电制冷机+燃气锅炉+市电的常规分供方案和地下水地源热泵+市电方案相比,复合供能系统具有经济、节能与电力调峰性能明显等综合优势;与联合循环+燃气锅炉+电制冷机模式相比,复合供能系统在传统的经济最优和以热定电运行策略下并不节能,但在节能最优运行策略下可实现节能。     

微型冷热电联供系统制冷工况性能实验研究

建立燃气内燃机发电机组+烟气型溴化锂吸收式热泵机组(以下简称溴化锂机组)的微型冷热电联供系统,针对制冷工况,采用实验方法对不同负载下的系统性能指标进行实测计算,分析系统高效运行的负载区间及制约高效运行的因素。天然气耗量随负载的增大而增大,耗气率随负载的增大而减小。燃气内燃机排烟温度随负载的增大先增大,而后基本保持不变(当负载达到30 kW后,燃气内燃机排烟温度保持在540℃左右)。溴化锂机组进口烟气温度比燃气内燃机排烟温度低100℃左右,影响溴化锂机组的高效运行。发电效率随负载的增大而增大,当负载为50 kW时,发电效率达到最大(0.31)。一次能源利用率、烟气余热回收率均随负载的增大先增大,然后基本保持不变。当负载达到35 kW及以上时,一次能源利用率基本保持在58%左右,烟气余热回收率基本保持在20%左右。热电比随负载的增大先快速增长,增至最大后缓慢降低。当负载为30 kW时,热电比最高(1.05)。综合考虑机组性能和评价指标,该微型冷热电联供系统宜工作在负载高于30 k W的工况下。改善烟道保温性能,提高溴化锂机组进口烟气温度,有助于溴化锂机组的高效运行。     

不同运行模式下燃气轮机冷热电三联供系统仿真研究

首先结合建筑负荷和设备性能特性确定了天然气冷热电三联供系统设备组成,然后借助TRNSYS软件对以燃气轮机为动力的天然气冷热电三联供系统进行了建模及仿真,同时对“以热定电”和“以电定热”2种运行模式进行了设备容量计算、动态供能仿真和结果分析.研究发现:在满足区域冷热电负荷的条件下,“以电定热”运行模式下系统一次能源利用率平均值为66.83%,明显高于“以热定电”运行模式的系统平均一次能源利用率56.70%.基于综合建筑群负荷特性和系统设备特性,“以电定热”运行模式的一次能源利用率优于“以热定电”运行模式.“以电定热”运行模式下,系统制热量满足热负荷需求的时间占供暖季时间的90.84%,制冷量满足冷负荷需求的时间占制冷季时间的7.52%.     

小型公共建筑供能方式技术经济性比较

小型公共建筑(建筑面积在3×10~4m~2以下)可采取的供能方式包括:燃气热水锅炉联合电制冷机组、直燃型溴化锂吸收式热泵机组、地埋管地源热泵、燃气冷热电三联供系统。以某工程为例,从工程造价、能耗费用、能源站占地等方面对4种供能方式进行技术经济性比较,探讨小型公共建筑适宜的供能方式。     

多能互补分布式能源系统在数据中心的应用

以华北地区某数据中心作为研究对象,数据中心需全年供冷,供暖期为了有效利用数据中心余热,为周边住宅供暖。通过电、冷、热逐时负荷分析并结合不同季节用能需求,提出多能互补分布式能源系统,耦合4个子系统:燃气冷热电联供子系统、水源热泵供冷热子系统、间接水冷自然冷却子系统、电制冷子系统。设计能源站供能方案及工艺系统流程。非供暖期白天时,开启燃气内燃机发电机组供应数据中心全部用电负荷及能源站部分自用电负荷,能源站不足电负荷由市政电力补充供应,发电余热通过余热型溴化锂吸收式冷水机组供应数据中心部分冷负荷,不足冷负荷由电制冷机组补充供应。非供暖期夜间时,数据中心及能源站用电均由市政电力提供,冷负荷首先由电制冷机组提供,不足冷负荷由水源热泵机组补充供应。供暖期时,数据中心及能源站用电均由市政电力提供,水源热泵机组供应住宅建筑全部热负荷及数据中心基础冷负荷,不足冷负荷由间接水冷自然冷却系统补充供应。根据工艺系统流程,配置主要设备并制定运行策略。能源站的静态投资回收期为4.24 a,经济效益良好。     

微燃机冷热电联产在写字楼中的应用可行性分析

介绍了冷热电三联供系统的形式与特点,针对写字楼的用能特性提出了微燃机冷热电联产技术应用于写字楼的系统设计流程以及系统设备选型与系统调节的方法。以山东省济南市某写字楼应用的微燃机冷热电联产系统为例,测算了该系统的节能效果及系统的经济性。研究结果表明:1)当70.0%≤χ≤76.3%时,为最佳冷负荷比,微燃机发出的电能够满足写字楼的用电需求,此时直燃机利用余热产生的冷量能满足写字楼基础负荷,大部分时间内系统运行能源利用率高,当写字楼处于峰值负荷时可以开启直燃机补燃设备,满足冷负荷要求,系统设计简单,当76.3%χ100%或者当57.2%≤χ70.0%时均可以增加复合系统使微燃机达到最佳出力点;2)济南市某写字楼的应用实例表明,相比于冷水机组+集中供热+市政电网分供能源系统,微燃机冷热电三联供系统夏季节能率达10.3%,冬季节能率达27.5%;3)微燃机机组价格较高造成冷热电三联供系统初投资高于原有能源系统,按照目前的燃气价格与电力价格,微燃机冷热电三联供系统经济回收期高达15a,寿命周期费用为1 191.3元/(m2·a),经济性较差。应根据燃气、电力市场条件决定是否在写字楼中应用微燃机冷热电三联供系统。