基于燃气轮机冷热电联产系统运行策略优化

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1、基于燃气轮机冷热电联产系统运行策略优化　　燃气轮机是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。　　摘要：本文提出了燃气轮机冷热电联产系统的最优运行策略，根据某一地区的冷热电负荷以及满足该地区冷热电负荷需求的联产系统和分产系统的模型配置，任意选定该地区一个时间的冷热电负荷，基于多目标评价指标下，得到并且比较不同运行策略的多目标值PCA的大小，比较以电定热和以热定电两种运行方式在燃气轮机冷热电联产系统中哪个更优。　　关键词：冷热电分产;以电定热;以热定电;多目标评价指标;冷热电联产　　引言　　

2、长期以来，我国一次能源储备中煤炭最为丰富，石油和天然气相对较少，因此，我国电力行业以传统火电为主，传统的能源的结构特点是大型化，集中化，输配电比较复杂，可靠性弱，适应性不强[1]，煤炭和石油在燃烧过程中产生氮氧化合物，碳氧化合物，而天然气在燃烧过程中很少产生这些物质。随着《能源发展十二五规划》，分布式能源被提出，天然气冷热电联产得到了大力的发展[2].鉴于此，国内外许多学者对冷热电联产系统有了大量的研究。目前，对CCHP系统评价指标比较单一，基本以单一的评价指标评价联产系统，但是对不同指标差异性分析比较少，冯志兵等人对几种评价指标做了比较详细的比较[3]。

3、　　在以上基础上，以南方某地区某燃气轮机冷热电联产系统为依托，综合考虑一次能源节约率，二氧化碳减排率，费用节约率等因素，选取该南方地区某时刻的冷，热，电负荷，计算在多目标指标下，以电定热[1]和以热定电两种运行方式下的多目标指标PCA，比较得出该时刻针对该地区的最优运行策略。　　一、燃气轮机冷热电联产系统基本原理　　燃气轮机冷热电三联供系统主要包括燃气轮机，带补燃的余热锅炉，溴化锂制冷机组，热交换设备。燃气轮机冷热电联产系统的原理如图1所示[4]。　　天然气在燃气轮机燃烧室中燃烧，燃气进入透平做工，带动发电机发电，电量提供用户电负荷。做工后的高温蒸汽进入余

4、热锅炉加热锅炉给水，从而产生饱和蒸汽。饱和蒸汽一方面通过热点换设备向用户供热，满足用户热负荷，另一方面驱动溴化锂吸收式制冷机制冷，满足用户冷负荷。冷凝水返回余热锅炉继续吸收。整个系统中发电机发电满足用户电负荷，不够的通过电网购买，余热锅炉的高温蒸汽不够满足用户冷热负荷的，通过对余热锅炉补燃来满足。　　二、冷热电分产系统原理　　冷热电分产系统由燃气锅炉，热交换设备，离心式制冷机组成，系统流程图如图2所示。　　用户所需要的冷负荷由离心式制冷机提供，离心式制冷机消耗的电量和满足用户电负荷的电量由电网提供。用户所需热负荷由燃气轮机通过燃烧天然气，再通过热交换设备提

5、供。　　三、联产系统和分产系统设备数学模型及优化模型建立　　在传统的分产系统的基础上，多目标指标模型下，比较冷热电联产系统相对于分产系统的优劣。本文选取夏季典型日某一时间段内，南方某地区的冷热电负荷。通过模型建立，求出以电定热和以热定电两种运行策略的多目标值PCA，比较两种运行方式的PCA的大小以确定该时间段的最优运行策略。　　本文中联产系统和分产系统模型中设计的设备性能参数见表1和表2。　　3.1联产系统设备数学模型的建立　　3.1.1燃气轮机的发电功率和余热量与燃料量成正比关系[5]　　(1)　　式(1)中指燃气轮机实际发电功率，Kent[J].Ren

6、eR，HaldiP-A.ThermalEconomicoptimizationofadistributedMulti-generationenergySystem-AcasestudyofBeijing[J].AppliedThermalEngineering，2006，26：709-719