微型冷热电联供系统的热经济学成本分析

采用热经济学结构理论,对由燃气内燃机发电、吸附制冷机提供冷量的微型冷热电联供系统,在恰当定义了组元燃料和产品的基础上,构建了热经济学成本模型和特征方程。根据实验结果,求解特征方程得到了发电、制冷和供热的热经济学成本。分析表明：天然气价格和吸附制冷机的初始投资是影响产品成本的两大因素。     

基于SOFC/GT/TCO2复合动力循环和溴化锂制冷机的冷热电联供系统性能

提出了一种新型冷热电联供系统,通过TCO₂循环和溴化锂制冷机回收SOFC/GT循环的排烟余热,实现对外供冷、供热和供电。建立了联供系统热力性能的数学模型,对系统进行了能量分析和（火用）分析,并研究了空燃比、SOFC压力、CO₂工质流率、CO₂工质分流比和TCO₂泵出口压力对系统性能的影响。研究结果表明,在额定工况下,系统的净发电效率为70.79%,系统总（火用）效率为68.29%,综合能源利用率为108.5%。增大空燃比、CO₂工质分流比或降低SOFC工作压力、CO₂工质流率和TCO₂泵出口压力可提高联供系统的综合能源利用率;增大SOFC工作压力、TCO₂泵出口压力或降低空燃比可提高联供系统的净发电效率和总（火用）效率,随CO₂工质流率和CO₂工质分流比的增大,净发电效率和总（火用）效率先降低后增大。     

LNG冷热电联供系统的分析研究

LNG是一种清洁、高效的能源,非常适合用来作为第二代能源系统的一次能源。LNG在汽化过程中会释放大量的冷量,同时体积膨胀,压力能也可以被利用。本论文通过对LNG冷能、压力能与化学能综合利用方式进行计算研究,提出两套LNG冷热电联供方案能量综合利用方案,通过模拟计算,研究各方案的能量利用率及可行性。     

基于TRNSYS的冷热电联供系统建模与蓄能策略分析

冷热电联供是天然气高效利用的重要方面。以上海某医院为例,基于Trnsys与Matlab软件建立了天然气冷热电联产系统的动态仿真与控制模型。对传统蓄能策略、"主动蓄能"策略和新型蓄能策略进行了描述。利用该模型计算了系统在不同蓄能容量与控制策略下的效率、一次能源节约率和投资回收期,并进行了对比分析。结果表明,"主动蓄能"策略下联供系统对建筑供能的贡献率低,性能差于其他蓄能策略;新型蓄能策略下的系统运行时间能得到很大的延长。它能有效发挥蓄能设备的作用,使联供系统为建筑提供更多的高效能量。电力不能上网的条件下,联供系统的节能潜力受到很大的限制。     

冷热电联供系统设计和运行集成优化

冷热电联供是提高能源综合利用效率的有效途径,其系统设计与运行策略通常相互耦合,因此实施联供系统的集成优化至关重要。本文同时考虑全生命周期内的投资与运行成本,提出以年度总成本最小化为优化目标,结合联供系统中燃气轮机、余热锅炉、吸收式制冷机等设备特性方程,以及针对以电定热、以热定电和混合热电三类典型运行策略,设置了冷、热和电三种负荷需求能量平衡方程,最终构建了包含固定电/热效率和动态电/热效率的联供系统设计与运行集成优化模型。所提方法应用于典型商业楼宇的冷热电联供系统优化设计,结果表明,只有通过综合运用混合热电运行策略、动态电/热效率和全年负荷特性数据,才有望获得合理可行的最优设计方案。     

国内冷热电联供系统现状和发展趋势

燃气驱动冷热电联供系统基于能量梯级利用,具有提高能源综合利用率、减少污染物排放的优点,同时对调整我国的能源结构、缓解夏季供电紧张具有重要意义。介绍冷热电联供系统的国内外应用研究现状及系统设备种类。针对北京、上海地区已建成冷热电联供系统进行了调研,通过对北京、上海地区已建成冷热电联供系统的建筑类型、动力系统选型、负荷匹配情况进行统计和分析,总结出国内冷热电联供发展的部分特点,并对冷热电联供系统的应用局限和发展前景提出了看法。     

两种冷热电联供系统的热经济对比分析

针对余热回收与能源利用,以固体氧化物燃料电池(SOFC)反应后的锅炉排气余热与液化天然气(LNG)冷能相结合,利用Aspen HYSYS建立了 2个复合系统模拟流程,分别是卡琳娜(Kalina)-带回热朗肯循环(KC-RORC)冷热电联供(CCHP)系统与Kalina-带回热双朗肯循环(KC-RDORC)CCHP系统....     

钛白粉冷热电联供生产技术与优化思考

在我国经济发展过程中,钛白粉生产需求显著增多,但是,钛白粉生产具有高能耗、高污染特性,如何优化钛白粉生产工艺,是钛白粉生产行业创新发展的关键所在.对此,通过分析钛白粉生产过程,提出一种基于冷热电联供的钛白粉生产工艺,依托技术原理分析建立工艺模型,并依靠实例研究进行优化设计,以期显著提高钛白粉生产水平,推动我国工业生产的...     

含分层储能的冷热电联供系统运行优化

为提高冷热电联供型微电网对可再生能源的消纳能力,解决源-荷的不确定性使得系统运行稳定性降低的问题,提出含分层储能的三级混合时间尺度滚动优化方法。日前优化目标为日运行成本最低;日内上层以燃料成本和蓄热罐功率变化惩罚成本最低为目标对冷热能进行优化,下层以电网交互成本和蓄电池功率变化惩罚成本最低为优化目标对电能进行优化;实时电系统反馈以电系统削峰填谷作用量和功率波动量最低为优化目标;得出最优的系统中各设备的出力计划。结果表明：该优化方法和分层储能能够有效达到削峰填谷的作用,各设备功率波动率均处于较低水平;冬季典型日的日运行成本比日前成本有所降低。     

Thermodynamic Analysis of an Integrated SOFC,Solar ORC and Absorption Chiller for Tri‐generation Applications

Thermodynamic performance assessment of an integrated tri‐generation energy system for power, heating and cooling production is conducted through energy and exergy analyses. Sustainability assessment is performed and some parametric studies are undertaken to analyze the impact of system parameters and environmental conditions on the system performance. The tri–generation system consists of (a) an internal reforming tubular type solid oxide fuel cell (IR‐SOFC), which works at ambient pressure and fueled with syngas, (b) a combustor and a air heat exchanger, (c) a heat recovery and steam generation unit (HRSG), (d) a two‐ stage Organic Rankine cycle (ORC) driven by exhaust gases of SOFC, (e) parabolic trough solar collectors (PTSC), and (f) a lithium‐bromide absorption chiller (AC) cycle driven by exhaust gases from SOFC unit. The largest irreversibility occurs at the SOFC unit due to high temperature requirement for reactions. Fuel utilization factor, recirculation ratio, dead state conditions, and solar unit parameters have influential effects on the system efficiencies. Energy and exergy efficiencies of tri‐generation unit become 85.1% and 32.62%, respectively, for optimum SOFC stack and environmental conditions. The overall system energy and exergy efficiencies are 56.25% and 15.44% higher than that of conventional SOFC systems, respectively.     

基于天然气自热重整的SOFC系统性能分析

建立一个天然气自热重整的固体氧化物燃料电池(SOFC)系统模型,利用Aspen Plus化工流程模拟软件链接基于Fortran语言编写的电堆模型,在质量守恒和能量守恒的基础上,分析不同参数对系统性能的影响。模拟结果表明:随着水碳比的增加,甲烷和一氧化碳的转化率增大,导致氢气和二氧化碳含量增加;氧碳比和系统效率在水碳比为1.5时达到最大。随着燃料利用率的增加,电流密度增大,导致空气过量系数增大,空气利用率降低;系统的总效率和净效率均随之增大。尾气温度随着水碳比和燃料利用率的增加均呈现下降趋势。系统的最大总效率和净效率分别为44.5%和39.2%。研究结果为进一步优化自热重整系统指明了方向。     

基于焓-熵-㶲平衡的无盖板PV/T系统热力学分析与优化

光伏全覆盖的无盖板光伏/热（PV/T）系统结构简单,电性能优异而热效率偏低,有关其能量损失的研究还少有涉及。本文基于热力学第一、第二定律分别建立无盖板PV/T的能量平衡方程,搭建实验平台开展系统在不同温度、流量工况下的性能测试,结合电池温度曲线验证工质的冷却效果,并从焓-熵-?的角度对系统的热力学特性进行分析。研究发现,水冷通道提升了光伏组件的效率和温度场的均匀性,同时缩短水集热过程的时间将有助于系统节能和增加能量收益;环境温度是影响PV/T系统热效率、热?效率以及热损失率的重要因素,电效率则受流量变化的影响更为明显。测试条件下,无盖板PV/T系统的电、热、综合效率的最大值分别为17.36%、25.37%、70.12%,较高的电效率保证了能量收集的品质,而热水收集温度可以通过调节流量大小以满足生活需求。增大流量能够提高PV/T系统的?效率,结合水泵运行的优化方案可进一步提升系统的经济性;系统熵增与?效率呈负相关性,随流量的增大呈降低的趋势。数据显示,流量0.06kg/s时PV/T的?效率达到最大值19.05%,对应的熵为最小值0.0191kW·h/K。     

基于液态空气储能技术的新型整体煤气化联合循环系统分析

液态空气储能技术是一种环境适应性好、容量大的电能存储技术,将液态空气储能技术与整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)相结合,利用液空储能技术获取燃气轮机发电所需的高压空气,提高燃气轮机的出功,同时提高IGCC发电系统调峰、调频的能力,提高电能质量。本文从热力学角度出发,对该新型整体煤气化联合循环发电系统进行分析计算,建立系统物质和能量平衡,计算了系统的主要工艺参数。结果表明,净功率为150MW的液态空气-整体煤气化联合循环发电系统,燃气轮机净功率为95.9MW,汽轮机功率为53.9MW,系统热效率为52.8%;相同参数下未应用液态空气储能技术的整体煤气化联合循环发电机组功率为151.4MW,而传统简单循环燃气发电机组热效率仅为35.8%。     

微燃机冷热电三联供系统运行策略优化分析

用单纯形法对冷热电三联供系统用于办公楼宇时冬夏季典型日负荷下的运行策略进行优化, 优化目标分别为系统的一次能源消耗量最小、运行成本最小和二氧化碳排放量最小, 并对冷热电联产系统和分产系统进行了比较。结果表明:不同优化目标下, 系统的运行策略不同。冬季工况下, 以一次能源消耗量最小为优化目标时, 系统多采用以热定电的运行模式;在以运行成本最小或以二氧化碳排放量最小为优化目标时, 系统全天采用以电定热的运行模式;以三者加权最小为优化目标时, 系统多采用以热定电的运行模式。夏季工况下, 以一次能源消耗量最小为优化目标时, 分产系统的运行策略要优于联产系统;在以运行成本最小或以二氧化碳排放量最小为优化目标时, 系统全天采用以电定热的运行模式;以三者加权最小为优化目标时, 系统多采用以热定电的运行模式。     

基于建筑负荷的微型热电联产系统性能分析

微型热电联产是节能减排的有效途径。主要针对微型热电联产系统,通过设定参照对象建立热力学模型分析用能效果,并在微型热电联产机组匹配用户负荷条件下分析用户热电比及电网购电比例对联产系统节能潜力的影响。同时结合实测某办公楼供热季度的热电负荷特征确定微型热电联产系统方案,计算发现供热季联供方式日均节能率可达22.76%~23.16%,联供系统中原动机的效率可达48.06%。     

Thermodynamic modeling of the power plant based on the SOFC with internal steam reforming of methane

Mathematical model based on the thermodynamic modeling of gaseous mixtures is developed for SOFC with internal steam reforming of methane. Macroscopic porous-electrode theory, including non-linear kinetics and gas-phase diffusion, is used to calculate the reforming reaction and the concentration polarization. Provided the data concerning properties and costs of materials the model is fit for wide range of parametric analysis of thermodynamic cycles including SOFC.     

单螺杆膨胀机制冷系统的逆布雷顿循环分析

利用气体膨胀制冷可获得较大的温降,具有广泛应用于工业节能领域的潜力,研究和开发小型逆布雷顿循环制冷系统对我国的节能减排事业具有重要意义。提出了一种逆布雷顿循环制冷系统的典型流程,建立了热力学模型,分析了是否加回热器、膨胀机绝热效率对系统性能的影响。这些工作为研发这种小型系统提供了理论依据。     

基于ORC梯级换热的地热发电系统热力性能分析

提出了一种基于ORC梯级换热的地热发电系统。以地热能作为热源,选取R601/R236ea作为循环工质,在给定冷热源入口参数,以及给定的蒸发器和冷凝器最小换热温差下,以系统循环净功为目标函数,采用Matlab软件并调用REFPROP编制计算程序进行参数优化,与基本ORC发电系统进行比较。结果显示:在最优工况下,与基本ORC发电系统相比,基于ORC梯级换热发电系统可有效减小工质在换热过程中的换热温差,减少换热不可逆损失;同时降低热源排放温度,提高热源使用率;循环净功和(?)效率可提高12.09%。     

ORC系统小型涡轮不同转速下的性能分析

目前针对有机朗肯循环(ORC)系统小型涡轮在变工况下运行性能的研究很少,对运行性能随涡轮转速的变化机制缺乏了解.而在可再生能源及余热利用过程中,ORC系统小型涡轮常处于变转速工况.把实验数据和设计数据相结合,针对采用R123为工质的小型径-轴流式高转速涡轮,采用CFX软件对涡轮叶轮三维流场进行了数值模拟.给出了热效率和叶轮等熵效率随转速的变化趋势,指出余速损失是低转速下热效率降低的主要原因.提出了修正后的涡轮能量公式,在低转速工况下对涡轮的做功性能分析时不能忽略涡轮进出口的动能变化,在计算涡轮出口的余速损失时,必须考虑工质流动速度的方向特性.