相变蓄能型联供系统最优相变温度研究 熊飞.docVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 学术会议论文 编号：143714 相变蓄能型联供系统最优 相变温度研究 熊飞，张堙，王馨*，张寅平00084 Tel: 010 Email: wangxinlj@mail.tsinghua.edu.cn 摘 要 燃气轮机驱动的冷热电三联供系统是我国近年来大力鼓励发展的小型能源供应系统，将蓄能装置与联供系统结合对系统供能设备能起到减容增效的作用。本文建立了相变蓄能型联供系统的简化数学模型，提出了在给定实际用户负荷的情况下，以一次能耗最小为优化目标的最佳相变温度确定方法。典型算例分析表明，相变型烟气蓄热器的最优相变温度与用户负荷及设备性能相关，相比于NTU无限大，NTU有限大时， 关键词 联供 蓄能 相变温度 一次能耗 0 前言 分布式供能系统具有能源效率高，污染物排放少，容量小，靠近用户等优点。基于能量梯级利用原理的冷热电联产系统是分布式系统的主要形式，也是最具活力的系统之一[1]。多数情况下联产系统处于变工况运行模式，随着负荷的降低，各子系统性能均下降。为了改善系统性能，考虑将联供系统与蓄能装置相结合，相对无蓄能的情况，系统节能率有所提高[2]。实际上，蓄能对联供系统节能率的影响与很多因素有关，有的系统加入蓄能后效果并不明显[3]。对于“燃气轮机+吸收机”的典型形式，蓄能的主要目的是改善系统变工况特性，使设备尽可能高效运行。相变蓄能是一种重要的蓄能方式，但在蓄能型联供系统中还有很多问题，蓄能，何时放能，的最优相变温度该如何确定。针对用户的典型日逐时负荷，怎么选取合适的高低峰分界线。的选取，不仅会的流量，也会影响的蓄能的总量 系统流程 以夏季工况为例，运行策略如图图，负荷平均负荷时燃气轮机出来的烟气优先满足吸收机制冷），多余热量进入蓄能器进行蓄能因此吸收机烟气流量随着用户侧的负荷逐时确定，部分的烟气流量确定的。 对于高峰期，用户侧负荷高于平均负荷时，燃气轮机的乏气进入不能满足用户侧的负荷要求，需要把蓄在蓄能器的热量取出来，取热流体采用从吸收机出来的烟气温度为吸收机出口温度Ta,o这样对热流体进行了。和燃气轮机乏混合后吸收机制冷，取热流体的流量由用户侧的负荷决定不仅会影响吸收式制冷所消耗的热量，也会影响的 图1 低谷期 图2 高峰期 供给用户侧的能量： 低谷期 （1） ： （2） 2 燃气轮机模型 热值为Qg的天然气输入燃气轮机（发电效率η），发出的电量P直接供给用户。同时温度T，流量的排烟流入吸收机发生器，作为高温热源驱动吸收式制冷循环。 对燃气轮机而言，由能量平衡得 （3） 燃气轮机采用变工况模型[4]，部分负荷运行时效率降低 （4） 其中，ηe为燃气轮机额定效率，η为实际效率，Pe为额定功率，P为实际功率。根据排烟热量间的关系可得实际排烟温度T1与额定排烟温度T1e （5） 1.3 吸收机模型 从热力学原理上，吸收式制冷机可视为“热机+热泵”的形式，吸收机的COP主要受发生温度、蒸发温度、冷凝温度影响，为简化分析，用燃气轮机排烟温度取代发生温度，冷冻水供水温度取代蒸发温度，环境温度取代冷凝温度，则吸收机COP为 （6） 其中μ为热力完善度。当燃气轮机满负荷运行时，及排烟温度为额定值时，吸收机发生温度最高，COP达到最大值。假设Tg=T=773K，T0=Tc=303K，Te=280K，并且假设该吸收机额定COP=1.2，则可反求出热力完善度μ=0.163。假定在变工况下，μ保持不变，则可根据烟气温度求出吸收机实际的COP[5]。 1.4蓄能装置模型 蓄热时燃气轮机和蓄能介质换热满足方程：7） 取热时，取热流体和蓄能介质满足方程 （8） ，T燃气轮机乏气温度