分布式能源系统优化对比分析

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1、分布式能源系统优化对比分析中冶华天工程技术有限公司南京210019针对目前分布式能源系统的研究现状和存在的问题，介绍分布式能源系统优化改进的不同方向，重点对系统设计方案改进、系统评价准则优化、系统运行优化等方面对比分析，进一步深化研究发展方向。【关键词】分布式能源；系统优化；评价准则；运行优化0引言随着世界经济的高速发展，环境保护和节能要求越来越严格，分布式能源系统作为新型能源系统，迎来了其快速发展的阶段。但分布式能源也面临初始投资大，评价指标混乱，冷热电联产输出平衡等问题，现如今分布式能源系统的研宄除了主要设备（如燃料

2、电池、斯特林发动机等）的研发外，主要集中在系统设计改进、系统的评价准则优化、系统的运行优化等方面。1分布式能源系统分布式能源系统种类很多，主要可分为燃用化石能源、利用可再生能源和燃用二次能源及垃圾燃料等几种。燃用化石能源的动力装置有：燃气轮机、内燃机、柴油发电机、燃料电池；利用可再生能源有太阳能、风能、生物质等可再生能源综合利用系统；燃用二次能源的如氢能。根据用户侧需求不同，则可分为电力单供、热电联产方式（CHP）和热电冷三联产（CCHP）等方式［1］。DER组成：发电设备（汽轮机、燃气轮机、内燃机、斯特林发动机、燃料电

3、池）、供热或制冷设备（吸收式冷/热水机组、电制冷机组）、锅炉或蓄热系统、汽水换热器、调节控制系统等。木文主要对传统动力系统进行对比分析研究。2系统设计方案改进在系统配置和设计方案改进方面，国内外对分布式能源的动力配置、冋热循环、HAT循环（湿空气透平循环）、燃气轮机注入蒸汽（STIG）、制冷系统、蓄能装置等方面做了详细的研究。2.1动力装置性能对比内燃机优点：投咨成本低，启动快，运行可靠性好，变工况运行效率高，适用不同能源（天然气、轻油、重油），是IMW以下使用较多的发电设备。缺点：噪音大、运动部件多需要经常维修，维修费

4、用增加，排放物特别是氮氧化物较高，在城市范围内应用较少。燃气轮机优点：可靠性高，发电量大，多用于较大型的多联产系统，易于安装，占地面积少，NOx排放物低于往复式内燃机，Nox排放物控制成本效益在商业上具有可行性。缺点：需要优质燃料如天然气，发电量低于IMW吋不够经济，较于内燃机发电效率较低，每千瓦投资较大。由于高温燃烧，需要增加材料成本，燃气轮机性能受环境影响比较大［2】。斯特林发动机：外燃机，循环介质为氦或氢。优点：易于控制燃烧过程，空气污染物排放低、噪音低，运动部件少从而减少震动。缺点：投资成本较高等。各种动力装置各

5、有优缺点，在选择动力装置吋，需要根据具体情况和环境而定。2.2余热利用方式优化分析2.2.1HAT循环（湿空气透平循环）HAT循环（湿空气透平循环）系统在燃气轮机循环高温加热优势基础上，充分利用系统的各种余热和废热，达到很低的循环放热温度（70-100°C），比较好地体现梯级利用原理，冇效提高燃气轮机循环效率和比功，并降低NOx排放。HAT循环中要消耗大量水，用户附近要有可用的普通冷却用水［3］。2.2.1回热循环冯志兵等［4】对采用冋热循环的冷热电联产系统进行研究，分析温比、压比、冋热器传热温差以及制冷系统性能等变量对

6、系统热力学性能的影响。冋热循环系统，具奋较高节能率，冋热器传热温差增大，节能率的降低，增大系统的冷电比。可调冋热循环的联产系统与常规冋热循环有所不同，它将透平出U的高温燃气分为两股，一股燃气进入回热器，被用于预热压气机出口的空气；另一股被直接引到冋热器的燃气出口侧，与冋热器出口的燃气重新混合进入余热锅炉。通过调节冋热器的烟气量，增强系统的负荷应变能力，改善系统工况性能［5】。2.2.3燃气轮机注入蒸汽（STIG）燃气轮机注蒸汽技术（STIG）联产系统，是指燃气轮机的高温排气进入余热锅炉产生蒸汽，再将蒸汽冋注到燃烧室（及其

7、他部位），形成燃气一蒸汽混合工质，到透平中膨胀做功，较低温度下从余热锅炉排向大气。利用水有效回收排气中的能量，把排气温度降低［6】。STIG系统可以使热电联产系统在完全不输出电到输出5/3倍额定电功率，以及完全不供热到输出3倍额定热功率的热电比下实现高效安全运行，STIG系统除具有高效率，热电匹配灵活外，易在现有燃机上改装而成等优点p］。2.2.4蓄能装置分布式能源系统种冷热电负荷的匹配是闲扰冷热电联供一个重要问题。而采用蓄能装置存储多余的能量，将会缓解这个问题。设置蓄能装置，需要同吋考虑供热和制冷问题，一般选择自然水分

8、层蓄能装置。白海尚［8】分析带蓄能装置系统方案的经济性，发现带蓄能装置的电动压缩机容量变小，增加蓄能装置的投资反而较小，所以带蓄能装置联供系统的初始投资较小。带蓄能装置系统年运行费用较低，投资冋收期也较短。黄纯浩［9】通过与比较发现，增加蓄能装置后，各系统在节能性上都具有明显的优势。2.3制冷系统优化YunhoHwa