毕业论文（设计）基于品位的经济分析方法的分布式冷热电联供系统性能评价

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1、基于品位的烟经济分析方法的分布式冷热电联供系统性能评价摘要本文采用基T能的品位概念的烟经济分析方法，以小型燃气轮机分布式冷热电联供系统为研究对象，构建基子结构理论的热经济学模型，量化系统中各设备之间的生产交互过程。利川系统模拟和佣经济成木分析方法，深入分析系统在设计工况以及不同调控手段的变工况下，成本的变化以及分布规律。结果表明驻于能的品位概念的畑经济方法使成本分摊史加合理，符合经济学优质优价的原则。妯于改变压气机入口压力(IAT)的主动调控方法可以降低产品的生产成本，使系统获得史H的经济收益。关键词分布式冷热电联供；能的品位

2、；烟经济；主动调控0前言化石能源短缺与全球气候变暖等一系列问题，促使社会发展更加合理的用能方式。燃气轮机分布式冷热电联供系统因其具有良好的节能特性、环保特性和可靠特性，受到了国内外的广泛关注1h2］。以往对于分布式冷热电联供系统的热力学分析，主要是以热力学第一定律和热力学第二定律为核心开展的。基于热力学第一定律的分析方法只考虑能量在数量上的守恒而忽视了能量的质量，未能指导能的合理利用；基于热力学第二定律的煳分析方法，对能S的质与S并行分析，以畑损失S化生产过程中的不可逆损失，但是该方法未考虑各设备产生的不可逆损失存在不等价性，

3、无法分析燃料消耗增加的真正原因以及笈杂系统中各设备的复杂交互作川佣分析方法与经济学相结合的煳经济方法解决了传统分析方法的不足，可以对复杂的能源系统作较为全面的评价和分析14］。基于线性模型，ValeroA等人提出了热经济学结构理论，现发展成为包含所有畑经济分析方法的数学公式化方法［51。基于结构理论的煳经济分析方法已经广泛用于传统燃煤发电系统［6’71、联合循环发电系统181以及多联产系统

4、9d0’ni的成本分析以及系统优化。当物流数目大于成本平衡方程数目时，需要增加成本分摊方程使整个方程组封闭，从而求解各物流成本。对于确定多

5、组元以及多产品系统中合适的成本分摊方程相关学者做了大量的研宂。GaggioliRAf121等人定义了三种成本分摊方法，“提取法”、“等同法”以及“副产品法”。张晓东n31研究了LIFO方法的应用并提出辅助方程。AndreaLazzarelto(14)等人提出了基于燃料-产品方法的比畑成本分析方法。杨俊等人［l5d61引入能质系数的概念，考虑組元进出口能量品质差异，在成本计算屮加入权系数。亓海青等人1171综合考虑了整个能量利用过程品质的变化，提出了基于能的品位概念的烟经济分析方法。本文基于能的品位概念的烟经济分析方法，建立小型

6、燃气轮机分布式冷热电联供系统的热经济学模型，评价整个系统及各设备在额定工况以及变工况条件下的生产性能，并对变工况条件下不同主动凋控手段进行经济性分析。1热力学建模为了研宂系统内各没备以及输出产品在不同运行工况I的成本变化规律，本文选取典型小型燃气轮机分布式冷热电联供系统为研究对象，系统流程阁如阁1所示。系统巾额定发电功率为1910kW小型燃气轮机机组、额定制冷量为5000kW的烟气型LiBr-H2O双效吸收式制冷机，额定换热量为700kW烟气热水换热器组成。小型燃气轮机额定发电效率为26.9%,排烟温度为560°C。吸收式制冷

7、机在56CTC烟气驱动下，当蒸发温度力5'C，冷凝温度力39.6°C时，制冷系数COP可以达到1.304

8、181。空气经压缩机压缩后，与天然气在燃烧室中混合并燃烧，形成岛温烟气，商温烟气首先经过透平膨胀做功，带动发电机产生电能，透平排出的烟气依次通过吸收式制冷机和热水换热器实现制冷和制热。通过AspenPlus流程模拟软件获得系统在额定工况下各物流主要热力参数，如表1所示。TlHinittnlwsihrr*in:

9、2hitnr图1联供系统示意图环境状态Po=O.103MPa,T0=288.15K2热经济学建模2.1.生产结构图

10、的建立热经济学中采川燃料-产品明确每个设备的生产功能，在能量系统中，组元输送到外界或者进入其它组元的能量畑称为“产品”，为生产产品所消耗的能量畑称为“燃料”。因此,只要合理划分组元，清楚区分组元的燃料输入和产品输出，结合系统流程阁，就可以画出巾燃料-产品所表示的生产结构图。该系统生产结构图如图2所示。图中除了矩形代表实际物理组元，为了研究方便，引入两种虚拟组元，菱形代表汇集组元，圆形代表分流组元。在汇集组元和分流组元中，内部不存在佣损失，进口和出口的佣保持一致。图2联供系统生产结构图2.2.特征方程系统的热经济模型需要利用特征

11、方程进行数学表达。特征方程可以描述生产结构图中每个组元输入畑流尽作为该组元内部参数集和组元所有输出畑流尽的函数E,=(1)有两类特征方程被用来描述系统热经济模型。第一类是物理组元(FfbPP的特征方程，方程表达了物理组元燃料F,，产品以及单位畑损耗么之间的关系；第二类是汇集组