集成恒压压缩空气储能的燃气轮机CCHP系统特性研究

燃气轮机冷热电三联供(CCHP)技术发展前景广阔,但存在部分负荷运行效率不高、热-电输出耦合性强、热电比调节不灵活等问题。构建了集成恒压压缩空气储能(CAES)的新型燃气轮机CCHP系统,建立了压气机、燃烧室、透平、余热锅炉、换热器、喷射器、水泵/水轮机等部件的热力学模型,分析了采用抽气-释气流量调节策略的系统运行特性。结果表明:抽气、释气系数在0~0.2内时,新型系统热电比调节范围为0.58~2.27,一次能源利用率稳定在58.1%~59.5%,[火用]效率不低于32.2%,可实现宽工况高效运行。

基于NNC法和DMC算法的CCHP型微电网两阶段调度

冷热电联产(combined cooling, heating and power,CCHP)系统与微电网的结合有利于促进消纳可再生能源,为了提升CCHP型微电网的经济性、环保性和稳定性,提出了两阶段优化调度模型。离线优化阶段基于需求侧响应策略,建立了基于归一化法向约束法的多目标规划模型,并用熵权-TOPSIS法筛选最优结果。在线优化阶段建立了基于动态矩阵控制算法的有限时域优化模型,对离线优化结果进行跟踪优化和反馈校正,以降低不确定性因素的影响。最后,设计对比方案进行分析,验证了所提优化模型的有效性。

基于改进白鲸算法的太阳能与生物质互补CCHP系统多目标优化研究

为解决可再生能源不稳定及消纳问题,构建了一种涵盖太阳能光伏/光热、电解水制氢及生物质气化甲烷化在内的冷热电联供(CCHP)系统;针对联供系统在高维多目标下的容量匹配问题,提出并验证了一种适用于高维多目标的改进白鲸(MOBWO)算法,其在改善分布性的同时提高了算法的收敛速度。基于此方法开展的案例分析表明:容量配置方案相比分产系统,虽然年总成本提高了19.8%,但是化石燃料消耗量降低了56.8%,CO_(2)排放量降低了53.1%,灵活性达到51.6%;在该案例模型下,改进白鲸算法较非支配排序遗传(NSGA-2)算法和多目标粒子群(MOPSO)算法有着更好的求解效果。

变工况模型下的CCHP设备容量和运行策略优化

冷热电联产系统(CCHP)运行策略的经济性同时受到能源转换设备模型的准确性和容量合理性的影响.为了实现在变工况条件下CCHP设备容量和运行策略的整体优化,提出了一种新的方法对偶单纯形法-遗传算法(DSM-GA).首先,以能量流动为基础,建立了能够反映设备性能和负载率之间非线性关系的优化配置模型.其次,构建了用于对比分析不同条件下优化结果的评价指标.最后,以西安某工业园区为场景,用DSM-GA对优化配置模型进行了求解,并对结果进行了分析.研究结果表明:DSM-GA可有效进行变工况条件下设备容量和运行策略的整体优化,且求解速度显著快于常规算法GA的求解速度;所建模型考虑了设备的变工况特性,可以提供更为合理的运行方案;CCHP在原动机热电比与负荷热电比接近时才具有较大优势.

冷热电联产CCHP综合评价模型的研究

为了科学评价冷热电联产系统,本文提出了一种考虑工程多方面属性的综合评价方法—混合灰色关联多层次综合评价法。该方法综合了几种常用评价方法的优点,建立评价冷热电联产系统的综合评判模型,采用层次分析和灰色关联相结合的方法进行数据分析,并用模糊隶属关系将定性指标定量化,从而提高了优选方案的准确性。

激励CCHP参与需求侧管理双向峰谷定价模型

削峰填谷是需求侧管理的主要目标,而峰谷电价是激励用户参与削峰填谷的有效措施。由于冷热电联供系统的运行特点,针对其制定双向峰谷定价将更为有效,激励其获取良好经济性,改变其供能方案和购售电交易计划,从而改变其接入电网母线的日负荷曲线。通过基于最小二乘法的误差相对值刻画日负荷与其均值的偏离程度,定义该误差值的变化率作为负荷曲线满意度;统一电价和峰谷电价条件下,比较联供系统经济性差异,定义冷热电联供系统满意度。为了综合考虑联供系统的调节效果,建立联供系统与负荷曲线的联合满意度为目标的峰谷定价模型。仿真结果表明,双向计量峰谷电价的合理定价,可促使联供系统调整调度方案,并获取改善的母线负荷曲线。均衡权重的联合满意度模型所定峰谷电价比不同权重的更能使联供系统积极响应,削峰填谷效果更优。

太阳能与压缩空气耦合储能的燃气轮机CCHP系统特性

针对燃气轮机冷热电联产系统在"以热定电"运行方式下可能造成的电能过剩和部分负荷时效率不高等问题,该文提出一种太阳能与压缩空气耦合储能(solar andcompressed air energy storage,S-CAES)的燃气轮机冷热电联产系统。通过燃气轮机冷热电联产系统典型变工况模型和储能系统的Aspen Plus分析模型,获得S-CAES燃气轮机冷热电联产系统的变工况特性;讨论了各子系统的变工况特性和耦合系统在不同储能率下的运行性能,比较了储能系统释气流量调节与空气透平入口温度调节两种调节方式对系统性能的影响。将S-CAES燃气轮机冷热电联产系统用于华南地区某宾馆建筑进行案例分析,结果表明:与无储能燃气轮机冷热电联产系统相比,在夏季、过渡季、冬季典型日,该系统每天分别节约能量16.57、15.94、11.87GJ;平均能量利用率分别提高5.68%、7.88%和4.69%。

液化天然气CCHP系统的乙烯-丙烷级联动力循环及工艺模拟

文中提出了一种适用于LNG冷热电联产系统的两级乙烯-丙烷级联朗肯动力循环,并采用HYSYS软件对这一级联动力循环进行了工艺模拟,LNG的流量为219kg/h时,共可以产生电力14.06W,并向空调供冷50.24kW。与不采用冷量回收的装置相比,总的能量利用率从83.22%提高到了85.17%。这说明级联式动力循环通过梯级利用LNG的低温冷能,并回收烟气排放的一部分废热,使系统获得了高的发电、供冷效率。

考虑源荷不确定性的CCHP型微网多目标优化调度

为提高冷热电联供(Combined Cooling Heating and Power,CCHP)型微网的综合运行效益,建立了以运行费用最小和二氧化碳排放量最小为目标的优化模型。针对源荷的不确定性,提出了基于误差场景整体生成与缩减的典型场景获得方法,并引入伪F-统计(Pseudo F-statistics,PFS)指标用于确定最佳场景缩减数目。实例计算表明,与不考虑源荷不确定的确定性优化方法相比,所提方法在应对源荷的不确定性上具有较好效果,运行费用平均下降0.31%,二氧化碳排放量平均下降4.85%。此外,计算分析表明,应用PFS指标确定最佳聚类数目可以找到模型应对源荷不确定的能力与计算时间之间的平衡点,提高模型计算效率。

上海地区不同类型建筑的CCHP-ORC系统评价与分析

将传统的分供能源(SP)系统作为基准,以一次能源消耗量、年总费用和碳排放量构成的综合指标为优化目标,根据相关约束条件建立线性优化模型,分析评价了含有机朗肯循环(ORC)的冷热电联供(CCHP)能源系统在不同建筑类型的应用。对上海5种典型建筑进行研究,计算结果表明,相对于分供系统,商业和办公建筑等在使用CCHP系统后可提高能源系统的综合性能,但由于这种建筑的特点是热电比低、用电量大,内燃机在过渡季节会有大量过剩的余热无法合理利用,加入ORC系统后,能源系统的综合性能会有明显的改善;对于酒店和医院等热电比高、用热(冷)量大等特点的建筑,ORC系统的加入,对原有CCHP系统的综合性能影响较小。

冷热电三联供(CCHP)分布式能源系统建模综述

冷热电三联供分布式能源系统(CCHP)由于其高效、清洁、可靠的优点在能源行业日益受到重视。系统建模是CCHP系统的重要研究方向。将基于不同层次的CCHP系统建模加以分析、总结,将建模目的与建模层次和建模方法联系起来,回顾了国内外CCHP系统建模研究现状。重点讨论了基于全系统的运行模型,并对典型建模过程加以阐述。最后根据CCHP系统自身特点,总结了科学的建模方法并对重点研究方向做出了展望。

基于压缩空气储能的CCHP系统特性研究

以先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)为基础,构建冷热电联产(CCHP)系统,对比4种不同储气室和运行方式方案下的系统特性,并针对关键参数进行敏感性分析。结果表明,采用恒温储气室且滑压运行时系统储能效率和效率最高;采用恒温储气室且恒压运行时系统能量密度最高。第二级换热器损最大,是提高系统性能时的首要优化目标。当换热器效能提高时,储能效率、效率均出现折点。储气室最大压比越大,系统储能效率和效率越低,能量密度越高。采用恒温储气室时,系统不受压缩/膨胀影响;采用恒壁温储气室时,较高的压缩/膨胀功率有利于提高储能效率和效率,但压缩功率升高会降低能量密度。

广义预测控制在MGT-CCHP系统中的应用研究

针对微型燃气轮机冷热电联供系统(MGT-CCHP)大热惯性、多变量间强耦合、非线性和时变性的控制难点,在集总参数简化模型基础上,提出了两种基于阶梯式广义预测控制(SGPC)的控制策略。第一种充分发挥GPC处理多变量耦合系统的优势,设计了多变量协调GPC控制器。第二种遵循MGT-CCHP系统的物理连接,分别为微型燃气轮机和制冷机设计了两个独立的GPC控制器。基于MATLAB进行的80 kW MGTCCHP系统仿真结果表明,与解耦PID控制相比,所设计的两种预测控制策略能够快速响应负荷以及冷热水温度变化、超调量和系统间耦合波动较小,更好地保证了MGT-CCHP系统经济可靠运行。

考虑负荷综合需求响应的CCHP-SESS双层优化配置

能源低碳转型的时代大背景下,清洁能源持续向规模化、集约化发展。针对包含多种清洁能源的冷热电联供系统(combined cooling heating and power,CCHP)微网与共享储能电站的协同优化调度问题,考虑不同类型负荷的耦合特性以及综合需求响应对其激励作用,提出构建一种供需协同优化的CCHP-共享储能电站(shared energy storage station,SESS)双层经济调度模型,并提出一种考虑电满意度、热和冷舒适度的综合满意度指标。双层模型中,上层主体为CCHP微网,下层主体为共享储能电站,采用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件对其实施降维,并以大M法引入二进制变量将非线性约束线性化,转为混合整数线性规划模型后调用CPLEX进行求解。以新疆某园区CCHP-SESS系统作为算例,仿真分析与验证结果表明,考虑综合需求响应可有效改善负荷功率分布,实现清洁能源出力特性与负荷需求响应特性的高效拟合,缓解供能压力;提出的CCHP-SESS双层优化配置方法通过协调上下层不同利益主体的能量分配,可有效降低CCHP微网的运行成本,同时增加共享储能电站收益,提升清洁能源消纳水平,确保系统供能稳定性。

微燃机冷热电联供(CCHP)系统产品成本分析

微型冷热电联供系统的产品成本是系统运行经济性的主要影响因素,不同的流成本的定价方式对产品的成本确定有较大的影响。在建立了微型燃气轮机关联矩阵的基础上,利用传统的成本定价原则和能级分析定价原则分别计算了系统在充分补燃和完全不补燃情况下的的产品成本,定量地分析了两种不同定价方式对系统产品成本的影响。

CCHP系统节能减排计算方法研究(1):碳排放计算方法

燃气CCHP是减少CO_2排放的重要措施,准确地计算CCHP系统碳排放量对于国内即将全面实施的碳交易市场事关重大。分析了现有的CCHP系统碳排放计算方法存在的问题,提出了适用于燃气CCHP系统的碳排放计算方法,给出了工程实例计算结果。

PV/PTST-CCHP系统的运行策略分析和优化配置

建立一种新型的太阳能冷热电联供(PV/PTST-CCHP)系统,研究以热定电和以电定热2种运行策略下的最优容量配置。研究对象是以槽式太阳能热发电为主以光伏和燃气轮机发电为辅的冷热电联供系统。以北京某宾馆作为算例,基于全寿命周期法,以经济、能源和环境为目标建立数学模型,通过对比各指标选出优势运行策略。应用爬山算法(HCA)对系统的配置进行优化,将最优配置下的指标与分供系统指标对比。结果表明联供系统比分供系统更具有优势。

冷热电三联供系统(CCHP)的优化研究进展

介绍了冷热电三联供系统(CCHP),阐述了国内外关于冷热电三联供(CCHP)的优化研究现状,基于对冷热电联供系统的分析,提出了优化方式研究的发展方向。

CCHP系统节能减排计算方法研究(2):节能量计算方法

介绍了现行CCHP系统节能量计算方法,分析了这些计算方法的特点和存在的问题,并通过工程实例比较了这些计算方法的差异,在此基础上提出了一种改进的CCHP系统节能量计算方法。

尽快改革天然气各类用户价格和DES/CCHP发电上网价格机制

2011年12月26日,国家发展和改革委员会宣布:将现行以计划经济的"成本加成"为主的天然气定价方法改为"市场净回值"定价方法,并在广东、广西两省区进行试点。为此,阐述了此举的重大意义,认为这是中国天然气定价机制改革的重大突破,为促进中国天然气产业快速发展开启了大门。然后提出,为使中国"十二五"天然气下游市场与上游供应同步拓展,需要尽快改革天然气各类用户价格和天然气分布式冷热电联供(DES/CCHP)发电上网价格机制:①按照成本核算原则、资源利用效率原则、替代物的价格决定承受能力原则和市场开拓导向原则界定各类天然气下游市场用户的气价;②百兆瓦级DES/CCHP调峰机组峰段或平段上网电价应参照占全国总电量75%的大工业峰段用电价格和平段用电价格来制订,办法是确定一个协调电网与发电企业利益的关键参数(α),α由电监局和物价局测算定出,并根据经济条件的变化而调整(α<0.10元/kWh)。还提出了以下建议:①尽快颁布《天然气下游市场管理和税收规范》,明确城市燃气特许经营的范围只包括民用、商用和小型工业用燃气,按照不同下游用户的供气成本、承受能力和市场拓展要求制订不同的税率;②给DES/CCHP和民用燃气免税。