确定多联产能量系统产品单位火用流经济成本的能质因数法及其应用

根据优质优价原则,提出多联产能量系统产品单位火用流经济成本Ci与该火用流的能质因数iλ的关系为Ci=beiλ(简称能质因数法),改进完善了多联产能量系统产品火用流经济成本分析的矩阵模式。通过实例,按能质因数法计算得到了多联产能量系统单位产品电与热的火用流经济成本,并与按产品等价得到的结果相比,表明根据能质因数确定单位产品火用流的经济成本比较适宜。     

煤基多联产系统热力与经济性分析

化工动力多联产系统作为一种高效和清洁的能源系统而备受关注。该文对3种不同集成特征的煤基化工动力多联产系统的热力和经济性能进行分析,揭示了多联产系统节能效果对系统经济性的影响关系。采用成本节约率CR作为系统经济性能的评价准则,合成反应新气无调整和合成过程未反应气部分循环的多联产系统能够取得最高的成本节约率为11.8%,是系统设备投资节约与系统节能效果均衡的结果,其中化工岛与动力岛之间能量利用的耦合改善了系统热力性能,起到关键作用。研究成果为多联产系统从技术和经济角度进行综合评价提供了分析方法。     

基于热经济学结构理论的300MW机组能损分析

以300 MW凝汽式机组为热经济学研究对象,使用热经济学结构理论,建立了系统的热经济学成本模型,通过计算各个组元的热经济学成本,获得了各项经济指标及热力过程的成本形成.定量分析了设计工况下设备(火用)成本的分布规律,指出了在系统节能分析中应重点考虑的单元.同时定性地分析了导致热力系统性能降低和成本增加的主要原因及比(火用)损与比不可逆成本对产品能量成本的影响.结果表明:相对于基于热力学第二定律的经济性分析,采用热经济学结构理论能更准确地判断设备的节能潜力,为电厂的经济性运行和优化改造提供了1套有效的新方法.     

热电冷联产系统的能耗特性

从系统基础能源消耗角度建立联产系统相对于分产系统节能判断关系式，并以实际热电机组为例进行计算验证，探讨了热电比、热效率、性能系数等参数对联产系统能耗特性的影响，研究发现：热电联产及在此基础上的热电冷联产的节能需满足一定的条件，相对来讲，冷电联供节能条件较热电联产更为苛刻。热电比、热效率和性能系数对联产系统节能影响程度明显不同；在联产系统中多效吸收机的应用并不总能使联产系统节能率增加，即使满足节能条件，对系统节能率的提升数量级也很小；热电冷联产系统相对于分产系统不一定节能，但从能的梯级利用原理讲，联产与分产系统相比火用 损的减少是绝对的，而这一部分火用 损的差值是联产的收益，也是热电联产的本质所在，据此建立了新的热电分摊理论模型。     

基于热经济学结构理论的电站热力系统全局优化

以某燃煤电厂300MW燃煤机组为例，利用热经济学结构理论建立了系统的热经济学成本模型和全局优化模型，并以序列二次规划法(SQP)作为优化模型的求解算法，通过权衡系统的热力学效率以及系统各设备的投资成本，获得了系统的最优解，经过热经济学优化之后系统总投资成本降低了4个百分点。利用系统灵敏度的分析方法，研究了外部环境参数及系统自变量变化对系统最优解的影响。通过分析发现，外部经济性参数相比较于物理参数对系统目标函数和最优解的影响更大；由系统自变量在最优解附近的灵敏度分析可以看出，文中所获得的最优解能够确保系统具有全局最小的年度化总成本。     

铁法链式反应器煤基氢电联产系统性能模拟

FeO/Fe3O4作载氧体，以链式反应器构建煤气化氢电联产系统，用ASPEN PLUS软件对系统的性能进行了模拟。研究链式反应器温度、水蒸汽转化率对系统性能的影响，并对系统流程进行了火用分析。结果表明，系统生产的H2的纯度高，可达99.9%，CO2 近零排放； 当水蒸汽反应器在815℃、水蒸汽转化率为37%时，系统的净效率达到58.06%；水蒸汽转化率对系统性能影响较大，由28%增加到41%时，系统的效率由53.17%增加到58.33%；系统的火用损主要集中在气化炉和余热锅炉部分。     

回热式压缩空气储能系统改造与分析

为降低储热介质成本,基于以矿物油储热的绝热压缩空气储能系统（A-CAES）,增设供热压缩机以降低储热温度,进而提出以水为储热介质的新型热电冷联产的压缩空气储能系统。建立改造后的系统模型,采用热力学方法对设计工况下两系统进行了计算,比较了供热压比（2.4~3.8）与换热器效能（0.6~0.9）变化时热电冷联产系统的性能参数。结果表明,热电冷联产系统的储热温度大幅降低,实现了储热介质的改变;与原系统相比,热电冷联产系统电耗率基本不变,热效率、效率分别提高约14%、2.6%;供热压比变化对系统性能及设备损影响较小,换热器效能变化对系统效率、损有显著影响。     

基于热经济学结构理论的热力系统性能评价

传统热力学分析技术由于仅考虑系统的热力学评价而忽视了生产中的成本因素，因而无法更为全面的评价系统和设备的生产性能。该文以热经济学结构理论为基础，以湖南某电厂300MW燃煤机组为对象，使用基于燃料一产品定义的热经济学模型和[火用]成本模型量化了设备之间的生产交互过程，利用系统仿真深入分析了系统在设计工况以及变工况下，成本形成的热力学过程及其分布规律，并且定量研究了各种运行参数对设备[火用]成本的影响。结果表明热经济学结构理论弥补了传统热力学分析的不足，对电厂以及其他复杂能量转换系统的运行经济性分析和优化，提供了一套行之有效的方法。     

基于燃料电池的微型天然气热电联产系统的能量与[火用]分析

微型燃料电池热电联产系统主要由燃料处理单元、产电单元和其他一些辅助单元构成。燃料处理单元主要由自热重整反应器、高温水气变换反应器、低温水气变换反应器和CO优先氧化反应器组成。利用AspenPlus软件模拟了干瓦级的微型燃料电池热电联产系统的工艺流程，借助能量和[火用]分析方法对该系统的整体性能和系统各组成部分的性能进行了详细的分析。对典型案例下的各组成单元的能量损耗和[火用]损耗进行了详细分析。结果显示系统的能量和[火用]损失主要是由于驰放气和烟气等排放造成。系统的所有单元中质子交换膜燃料电池的能量效率和[火用]效率最小。对水碳比、氧碳比、氢气利用率、发电效率和甲烷进料量对整个系绕性能影响也进行了能量与[火用]分析。     

基亏热经济学结构理论的300MW机组能损分析

以300MW凝汽式机组为热经济学研究对象,使用热经济学结构理论,建立了系统的热经济学成本模型,通过计算各个组元的热经济学成本,获得了各项经济指标及热力过程的成本形成。定量分析了设计工况下设备炯成本的分布规律,指出了在系统节能分析中应重点考虑的单元。同时定性地分析了导致热力系统性能降低和成本增加的主要原因及比[火用]损与比不可逆成本对产品能量成本的影响。结果表明：相对于基于热力学第二定律的经济性分析,采用热经济学结构理论能更准确地判断设备的节能潜力,为电厂的经济性运行和优化改造提供了1套有效的新方法。     

基于改进细菌觅食算法的微网鲁棒经济调度

可再生能源出力的随机性和波动性给微电网经济运行优化带来较大困难。采用鲁棒优化理论将常规微电网经济运行优化模型中的不确定性因素加以处理,构建了计及可再生能源、储能装置和热电联产系统的微电网经济运行鲁棒优化模型;通过改进常规细菌觅食算法中复制操作和驱散操作,有效兼顾了个体寻优过程中寻优速度与寻优深度。算例分析表明,改进算法能够有效求解本文所提模型,在保证微电网可靠运行的前提下,所提方法能够实现各微源动态经济调度,有效降低微电网运行成本。     

考虑热能动态平衡的含氢储能的综合能源系统热电优化

在综合能源系统中,电力系统和热力系统通过热电联产机组、电锅炉等装置耦合,对系统内电能和热能进行协调管理,可提高系统的运行灵活性,为系统消纳可再生能源提供新途径。为此,提出了一种考虑热能动态平衡的含氢储能的综合能源系统热电优化模型。首先,建立氢能系统模型,对系统内电解槽、氢燃料电池等设备进行精细化建模,挖掘氢能的利用潜力,提高了系统的运行经济性。然后,基于用户对室温要求的模糊性,引入热功率松弛项使热能保持动态平衡,提高了系统设备出力的灵活性。最后,以综合能源系统运行成本最低为目标函数,以能量平衡、网络安全为约束条件,建立综合能源系统热电优化模型。仿真结果表明,所提模型可在满足用户用能需要的同时降低系统的运行成本,提高风电消纳水平。     

以总能系统观点与用热终端高效化为特征的大中型火电机组联产供热系统新模式

以总能系统观点为指导,本文把联产供热系统视为由六个子系统组成,提出了各子系统火用效率的计算方法和这些效率对供热煤耗和成本的影响,并在此基础上提出了能适用于大中型火电机组的热电联产供热系统的新模式。新模式以用热终端高效化为特征,带动提高一系列子系统的火用效率,并把行之有效的,但一般是小规模孤立使用的现代化节能技术与节能设备,大规模地有机地与热电联产系统融为一体,扩大热网水的降温幅度,对热网水低品位能量进行梯级利用,形成采暖节能与增供电力相互促进相得益彰的机制,使联产供热的煤耗和供热成本大幅度地降低。文中结合世界技术现状和我国经济发展阶段分析了新模式的现实可行性。     

污泥半干化焚烧系统火用分析

优化污泥干燥和焚烧系统能量的火用流分布,可有效提高污泥的处理效率。以国内某污泥半干化焚烧系统为研究对象,根据火用分析方法,建立了该系统的火用流模型,将系统划分为流化床焚烧炉、余热锅炉、干燥混合装置3个单元,通过对不同工况下的理论计算及对比分析,探讨系统火用利用指标的变化规律。计算结果表明:污泥入炉含水率为60%时,流化床焚烧炉、余热锅炉以及干燥混合装置的火用效率分别为46.56%、32.41%、53.03%;污泥入炉含水率降至50%时,焚烧炉的火用效率高达53.08%,余热锅炉的火用效率降低至23.10%,但产品火用提高了9.58%,干燥混合装置的火用效率降至51.93%,但产品火用提高了8.23%;降低入炉污泥含水率虽然增加了火用损失,但提高了各系统产品火用的总值以及焚烧炉燃烧部分的火用效率。研究结果可为城市污泥半干化焚烧系统的优化设计与运行提供理论参考。     

永磁电动悬浮系统三维解析建模与电磁力优化分析

电磁力准确计算是对Halbach阵列永磁电动悬浮系统进行研究和优化的基础,结构优化是提高系统性能和减少工程化建设成本的关键.建立包含类似直线电机横向端部和纵向端部效应的三维电磁场解析模型,通过对比2-D、3-D解析模型计算结果与3-D有限元仿真结果,验证了所建解析模型的准确性和可靠性.基于三维解析模型对永磁电动悬浮系统进行优化分析,研究结构参数对优化指标的影响,首次量化导体板宽度和永磁体宽度对系统横向端部效应的作用,总结出基于参数分析的系统优化设计方法.最后利用多目标粒子群优化算法对系统进行优化,通过对比参数分析系统优化设计解和优化算法设计解的性能,证明提出的优化方法快速可靠.     

基于改进粒子群优化算法的先进绝热压缩空气储能系统参数优化

压缩空气储能技术是一种高效、环保的大规模储能技术,在可再生能源并网和电网调峰领域有广泛应用。为了提高压缩空气储能系统的储能效率,对系统建立了热力学模型,研究了系统运行参数对系统性能的影响,并采用改进粒子群算法对多个运行参数进行优化。研究结果表明:随着储气室最低压力的升高,储能效率先升高后降低,储气过程压力升高幅度和储气室对流换热系数的增大会使储能效率降低;通过改进粒子群优化算法,储能效率最高可以达到0.699 45;优化算法具有较好的全局收敛性和较高的精确度。     

带蓄能装置的分布式热电冷联产系统优化配置

将分枝界定、动态规划与序列二次规划法相结合,提出了考虑可选设备容量不连续性、设备最大最小出力限制、温度和出力对设备性能影响的带蓄能装置的分布式热电冷三联产系统(联产系统)优化配置问题的求解方法。以北京市某办公楼为对象进行了算例分析研究,验证了模型及其求解方法的有效性。计算结果表明,在北京地区发展联产系统具有较好的经济效益。在分时电价体系下,带蓄能装置可有效降低联产系统运行成本。     

空分装置操作参数对IGCC系统性能的影响

空分装置(ASU)是整体煤气化联合循环(integratedgasification combined cycle,IGCC)系统的重要组成单元,其参数的选取直接影响整个系统性能。为了优化空分装置运行参数,采用ThermoFlex软件建立200 MW级IGCC系统模型,基于空分装置在不同操作压力pasu条件下,研究氮气回注系数Xgn、整体空分系数Xas、氧气浓度、回注氮气温度Trn对系统性能的影响。研究结果表明,提高Xgn,系统的供电、发电效率先升高后降低;增加pasu,系统效率呈降低趋势。Xas增大,系统供电效率增加,在Xas较高(>60%)时供电效率随pasu的升高而增大。氧浓度对系统效率影响较小。提高Trn可以改善系统性能。在氧气浓度(或者Trn)不变条件下,增大pasu,供电效率随之增加。研究结果将为IGCC电站的设计提供参考。     

基于需求响应和多能互补的冷热电联产微网优化调度

兼顾电源侧多能互补与负荷侧需求响应（demand response,DR）是提升源荷侧协调发电能力的重要手段,可以促进电力削峰填谷,提高经济效益。针对冷、热、电负荷需求的随机性和不匹配性,考虑到人体对温度有一定的适应能力,文章将风、光发电机组与燃气轮机冷热电联产（combined cooling, heating and power,CCHP）系统结合,提出了一种基于综合需求响应的源荷协调CCHP微网,同时采用典型场景集考虑新能源出力的不确定性,建立优化调度模型。该模型以最小化系统经济成本为目标,利用免疫遗传算法求解,探讨了系统经济调度成本与不同需求响应模式以及温度偏差的关系,并对系统是否引入电加热设备进行讨论。算例分析表明,基于需求响应和多能互补的CCHP微网优化调度方法,能有效降低综合运行成本,具有显著的经济及社会价值。     

基于能的品位概念的?经济分析方法及其案例分析

由于冷、热、电等能量品质差异,对分布式冷热电联产等复杂能量系统的评价与优化成为研究难点,?经济分析方法通过计算各产品生产成本,有统一量化能量品质差异的潜力,成为国内外研究热点。成本分摊是?经济学分析的重要环节,目前常用的成本分摊方法大多不能反映能量成本与其品质之间的内在联系,常常出现冷热等低品位能源产品的单位?经济成本高于高品位能源产品的情况,严重偏离实际。该文考虑能量成本与其品质之间的关系,以此推导新的成本分摊方程,符合能量的优质优价原则,进而首次提出了基于能的品位概念的?经济分析方法。对燃气轮机热电联产系统案例分析表明,新的?经济分析方法中成本分摊更加合理,得到的高品质产品电的单位?经济成本高于低品质产品热,与实际情况接近。该方法可以拓展应用到分布式冷热电联供等复杂能量系统,并将为系统的评价与运行优化提供理论支撑。