混合动力燃气热泵的系统优化与经济性分析.pdf

《混合动力燃气热泵的系统优化与经济性分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10286分类号：TB6密级：公开UDC：624学号：150453混合动力燃气热泵的系统优化与经济性分析研究生姓名：马晓凡导师姓名：蔡亮教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称土木工程论文答辩日期2018年6月5日二级学科名称供热、供燃气、通风学位授予日期2018年6月19日及空调工程答辩委员会主席张小松教授评阅人S18003143S180031442018年6月12日硕士学位论文混合动力燃气热泵的系统优化与经济性分析1专业名称：供热、供燃气、通风及空调工程研究生姓名：马晓凡导师姓名：蔡亮教授1本论文获江苏省科技厅

2、工业支撑项目支持（BE2009151）SYSTEMOPTIMIZATIONANDECONOMICANALYSISOFAHYBRIDPOWERGASENGINEHEATPUMPAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYMAXiao-fanSupervisedbyProf.CAILiangSchoolofEnergyandEnvironmentSoutheastUniversityJune2018东南大学学位论文独创性声明本人声

3、明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印

4、、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要新时代背景下能源结构的调整和国家城市管网的敷设为天然气发展提供了便利。混合动力燃气热泵以较好的部分负荷特性、高效率低排放、有效平衡燃气电力需求等优点具有广泛的应用前景。然而，目前的研究大多局限于系统基本构建与性能基础分析，关于系统定量优化设计与综合评价分

5、析的研究尚未充分展开。针对上述问题，本文以共轴并联式的LiFePO4电池组和燃气发动机为双动力源的混合动力燃气热泵为研究对象，采用基于燃气发动机最优扭矩曲线的瞬时优化控制策略和㶲分析方法，对系统进行定量优化设计并对其综合性能展开研究。主要工作内容如下：介绍了系统构成与运行原理，采用试验建模与理论建模结合的方法，构建系统主要部件模型。基于燃气发动机最优扭矩曲线，考虑制热和制冷工况下的负载差异，选取燃气发动机热效率为优化目标，对驱动系传送比进行了优化设计。系统采用基于燃气发动机最优扭矩曲线的瞬时优化控制策略，结合蓄电池荷电状态参数，确定了模式切

6、换的边界条件，并借助Matlab/Simulink平台，实时记录了制热工况下燃气消耗和电池老化（SOH）等系统性能参数。结果显示，仿真周期结束时，SOC值由55.00%增加到59.85%，SOH值由100.00%降低到99.942%。在较低负荷、中等负荷、较高负荷三种模式下，燃气发动机热效率呈现相似的变化趋势。随着压缩机转速增加，燃气发动机热效率先上升到极大值而后下降。发动机基本运行在规定的最优扭矩曲线范围内，热效率基本保持在0.27左右。与Wang等人[1]的结果相比，平均热效率分别提高了1.16%，4.87%和3.05%。针对余热回收系

7、统的烟气换热器，采用㶲分析方法，以单位烟气余热回收量的年净收益为目标函数，对烟气换热器进行了换热面积优化设计。研究表明，随着NTU的增加，年净收益将先增加到最大值而后减小。当NTU值约为0.7时，单位烟气余热回收量的年净收益达到最高值约1.77元/GJ。此时，最佳换热面积约为2.0m2。最后，构建了包含燃气消耗和电池老化在内的系统运行成本的计算方法，对HPGHP系统和GHP系统进行了经济性对比分析，并选取一次能源利用率PER作为衡量参数对系统综合性能进行评价。在现行条件下，与传统GHP系统相比，HPGHP系统在运行成本方面仍然具有显著的经济

8、优势。HPGHP系统的平均PER值比GHP高14.06%左右。本文采用建模仿真与实验验证的研究方法，对共轴并联式燃气热泵进行了系统优化设计和综合性能分析，结果表明，系统小负荷及大