当前位置: 首页 > 学术论文 > 生物质能 > 正文

太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统研究

关注热度:171   来源:新能源学术论文  作者:宋清源
相似论文 相关推荐 你可能关注 点击排行 我要评论

【摘要】:寻找可代替化石燃料的可再生能源已经成为缓解化石燃料依赖的有效途径,太阳能和生物质能毫无疑问是符合可持续发展战略的理想能源。本文研发了一套太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统:经太阳能加热的循环水驱使沼气产出,经过净化提纯后的沼气进入微型燃气轮机与空气混合燃烧做功,产生电能,高温烟气排出驱动溴化锂吸收式制冷机产生冷量,由于从制冷机排出的烟气仍有较高的温度,故将剩余烟气进入余热回收利用装置产生活热水,符合“温度对口,能量梯级利用”的原则。 采用理论分析与数值模拟相结合方法,对太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统进行综合评价。本课题的研究内容与结论如下: (1)太阳能驱动的高效产沼气子系统经计算得到日储热量4320.1MJ,实际总集热面积470m2,共需30管太阳能集热器125套,沼气罐的体积至少需要210m3,经过计算得出,要保证恒温厌氧沼气池的正常运行,每天需要提供给沼气池的热水总热量为4286.7MJ。关于沼气净化提纯方面,净化提纯环节后的主要产物有:0.5MPa,25℃,99%体积分数的甲烷249.49m3;同时产生的次要产物有0.1MPa,25℃,100%体积分数的二氧化碳166.32m3,还有脱硫环节产生的单质硫1800g。对系统的能量流进行分析,得出系统总能源利用率为59%,且联产系统与分供系统相对比联产系统的总能源利用效率最高,联产系统相对于分供系统的一次能源节约率为35%。对系统的火用流进行分析:在微型燃气轮机循环过程中,燃烧室火用损失最大,其次是排气过程,这两项是火用损失最重要的部分;在溴化锂吸收式制冷过程中,火用损失最大的是发生器。最后对整个系统联合起来进行火用分析,最终得到,太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统的火用效率为42.3%。 (2)根据能量守恒定律,对系统能量输入中某些参数发生变化对相应的能量输出的影响进行分析:①.随着环境温度的上升,太阳能集热器集热效率增大,而微型燃气轮机发电效率和联产系统效率均减小。②.当甲烷含量的降低时,回热器排烟温度随之降低,发电效率也随之降低。排烟温度降低导致系统的制冷效率发生变化,排烟温度逐渐降低,制冷效率先降低后逐渐趋于平缓,余热回收效率则随着排烟温度的降低而降低。③.在微型燃气轮机其他条件都不变条件下,随着空燃比的增大,系统效率、发电效率和制冷效率先增大后趋于平坦,空气流量在0.60-0.65kg/s之间系统效率和制冷效率达到最大值。余热回收效率由于排烟温度随着空燃比的增加逐渐升高故逐渐增大,由此可见,空燃比过大或过小都不利于输出电、冷、热。随着温比的增大,联供系统效率、制冷效率、发电效率在同一空燃比下都有所增大,余热回收效率随温比的增大有所减小 (3)对系统进行技术经济性分析,结果得出一台微型燃气轮机运行情况下系统的静态投资回收期为9.8年,当增加至两台微型燃气轮机,即发电量达到60kW时,静态投资回收期降至6.24年,下降33.26%,而后继续增加微型燃气轮机数量,但静态投资回收期缩小并不明显。 本课题的创新点在于:构建和评价了太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统并初步揭示了系统性能。 本课题的研究得到了国家863计划课题(2014AA052801)、甘肃省杰出青年科学基金项目(1210RJDA016)、甘肃省建设科技攻关项目(JK2010-29)、甘肃省教育厅项目(0803-06)、兰州理工大学“红柳杰出人才计划”(Q201101)等项目联合资助。
【关键词】:太阳能 生物质能 冷热电联产系统 微型燃气轮机 溴化锂吸收式制冷机
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TK519;TK6;TK019
【目录】:
  • 目录5-7
  • 摘要7-9
  • Abstract9-11
  • 第1章 绪论11-22
  • 1.1 课题背景11-14
  • 1.1.1 能源危机11-12
  • 1.1.2 太阳能简介12
  • 1.1.3 生物质能简介12-14
  • 1.2 太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统国内外研究现状14-20
  • 1.2.1 微型燃气轮机技术15-19
  • 1.2.2 溴化锂吸收式制冷技术19-20
  • 1.3 国内外研究现状总结与启示20-21
  • 1.4 本课题研究的目标、内容和意义21-22
  • 1.4.1 研究目标21
  • 1.4.2 研究内容21
  • 1.4.3 研究意义21-22
  • 第2章 太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统构建22-39
  • 2.1 系统概述22-23
  • 2.2 太阳能驱动的高效产沼气子系统23-32
  • 2.2.1 沼气发酵过程23-27
  • 2.2.2 太阳能集热过程27-28
  • 2.2.3 沼气净化提纯过程28-32
  • 2.3 微型燃气轮机发电子系统32-35
  • 2.3.1 理论计算33-35
  • 2.4 溴化锂吸收式制冷子系统35-38
  • 2.4.1 理论计算35-38
  • 2.5 本章小结38-39
  • 第3章 太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统性能分析39-60
  • 3.1 基于Aspen Plus的系统模拟39-42
  • 3.1.1 基于Aspen Plus的微型燃气轮机模拟39-40
  • 3.1.2 基于Aspen Plus的溴化锂吸收式制冷机模拟40-41
  • 3.1.3 基于Aspen Plus的余热锅炉模拟41-42
  • 3.2 太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统能量流42-44
  • 3.2.1 联产系统总能利用率42-43
  • 3.2.2 联产系统和分供系统对比43-44
  • 3.3 太阳能和生物质能互补的冷热电联产系统火用流44-51
  • 3.3.1 微型燃气轮机火用分析44-48
  • 3.3.2 溴化锂吸收式制冷机火用分析48-51
  • 3.3.3 联产系统火用分析51
  • 3.4 关键因素对系统的影响51-55
  • 3.4.1 太阳辐射强度对系统的影响51-52
  • 3.4.2 环境温度对系统的影响52-53
  • 3.4.3 甲烷含量对系统的影响53
  • 3.4.4 微型燃气轮机入口空燃比和温比对系统的影响53-55
  • 3.5 系统技术经济性分析55-57
  • 3.5.1 微型燃气轮机价格与投资回收期的关系56-57
  • 3.6 全生命周期评价57-58
  • 3.6.1 技术评价57
  • 3.6.2 环境评价57-58
  • 3.7 本章小结58-60
  • 结论与展望60-62
  • 结论60-61
  • 本课题的创新点61
  • 尚待解决的问题61
  • 展望61-62
  • 参考文献62-66
  • 致谢66-67
  • 附录A 攻读学位期间发表的论文及专利67-68
  • 附录B 获奖情况68-69
  • 附录C 攻读学位期间申请的科创基金项目69


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

燃料电池商业化对城市天然气供应模式的影响    王瑜琦;张兴梅;赵玺灵;

非合作博弈在热电联产竞价中的应用    赵飞;周渝慧;

余热锅炉的热力回收计算分析    王士国;

双抽汽式供热汽轮机耗量特性的研究    张金环;安海霞;高世伟;

基于灰色关联和层次分析的冷热电联供方案优化研究    李士瑄;王志伟;岳增合;崔俊贞;何晓峰;

沼气微燃气轮机的仿真研究    郭平生;唐贤健;潘士虎;时丽娜;隆媛媛;

船舶空调利用余热制冷的热经济性分析    甘念重;李格升;

冷热电联产中带抽燃气微型燃气轮机的建模与仿真    郭平生;唐贤健;潘士虎;李峰;

区域冷热电联供系统优化设计分析    高伟;黄跃武;王飞娜;

农村中太阳能联合沼气微型燃气轮机用能系统的研究    唐贤健;郭平生;覃儒展;李天华;潘士虎;

基于太阳能、地热能的冷热电三联供热力循环特性研究    施晓丽;舒水明;

固体氧化物燃料电池建筑热电联供系统的性能研究    赵玺灵

热电厂能量利用与节能技术改造研究    李华

基于热电冷联产技术的煤矿瓦斯利用研究    马超

1000kW分布式无焦油农林废弃物气化发电系统    徐君强

基于全年负荷的冷热电联供系统优化分析    高伟

动态负荷下天然气冷热电联供系统运行优化    李政义

三级恒温沼气冷热电联供系统的构建与优化研究    冯永强

多级闪蒸水电联产集成系统的模拟与优化    王慧敏

电厂集中供热供冷系统优化研究    蔚鹏飞

天津中新生态城动漫园三联供能源系统优化分析    李琼

钢铁厂余热蒸汽的热电冷联产应用分析    李富强

微型燃气轮机在燃料电池-燃气轮机混合装置中的应用    张会生,苏明,翁史烈

微型燃气轮发电机组及其在军事领域的应用前景    贾武元,袁春,史银建

微型燃气轮机余热利用组合式吸附空调的试验研究    张华,武卫东,刘训海,邬志敏,伍贻文

微型燃气轮机的建模研究(下)——简化与分析    李政,王德慧,薛亚丽,李东海

微型燃气轮机热电联供系统的热经济学最优化分析    任禾盛,王金旺,刘宝兴

天然气在供热规划中的作用    马武忠

微型燃气轮发电系统中的电池能量存储    袁春,贾武元

微型燃气轮机回热器换热表面的对比研究    梁红侠,王秋旺,彭波涛,罗来勤,丰镇平

微型燃气轮机燃烧室内三维流动过程的数值模拟    程勇,汪军

新能源发电二则    赵旺初

先进微型燃气轮机技术进展及其在我国的研发应用前景    丰镇平;

基于微型燃气轮机的混合动力电动汽车技术分析    原林;袁春;赵钢;申新楼;薄冲;

热电联产与微型燃气轮机    周大汉;高顶云;张倩;

几种BCHP技术及其能源利用效率的简要分析    张光玉;戴文献;

微型燃气轮机驱动的分布式能源系统及其性能分析    孙志高;郭开华;

微型燃气轮机的模型与仿真(1):模型    郝小礼;张国强;邹声华;刘何清;

微型燃气轮机的模型与仿真(2):仿真    郝小礼;张国强;邹声华;刘何清;

半浮环轴承支承100kW微型燃气轮机转子-轴承系统非线性动力学分析    沈那伟;陈照波;焦映厚;

先进微型燃气轮机的综合性能评价    肖利;曾成碧;

微型燃气轮机透平内部流动分析    康婷;李雪松;顾春伟;

我国微型燃气轮机研制取得重大突破    通讯员 陈小静 张琳琳 本报记者 由庆祝

东安100千瓦级微型燃气轮机研制获重大突破    陈小静 张琳琳

100千瓦微型燃气轮机点火成功    本报记者 张子瑞

微型燃气轮机发电技术在美国和日本兴起    张可喜

100kW微型燃机进入工程试制    张立红

三院重大民品创新项目立项    王英

中航发动机公司四燃机课题获批立项    王华

我们借鉴,却不可依样画葫芦    钟才一

国内首个微小型燃机产业化基地在东安奠基    陈小静 王龙 本报记者 由庆祝

航天科工高调亮相沈阳制博会    记者 付毅飞 通讯员 孙建平

以微型燃气轮机为核心的先进能量系统研究    和彬彬

低NOx排放微型燃气轮机燃烧室的数值模拟及实验研究    汪凤山

CCHP及其所构成微网的运行特性研究    马力

微型燃气轮机冷热电联供系统集成与性能仿真研究    杨锦成

基于智能方法的熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机联合发电系统的建模与控制研究    陈跃华

微型燃气轮机控制与电力变换系统研究    耿加民

固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机混合发电系统的建模与控制    吴小娟

微网多目标优化运行及控制策略研究    崔明勇

交流型分布式电源及微网系统模型分析与暂态仿真    高菲

分布式发电系统建模及稳定性仿真    王丹

单轴微型燃气轮机系统建模及其暂态稳定性仿真研究    彭克

微型燃气轮机改进回热方案总体性能仿真研究    刘哲昊

微型燃气轮机发电控制系统的研制    秦凯

光伏与微型燃气轮机混合微网建模及控制策略研究    邓浩

冷热电联供系统中微型燃气轮机及空调的仿真与控制    唐贤健

CCHP中微型燃气轮机发电系统的仿真及效率计算    梁峻铭

基于微网并网运行的微型燃气轮机系统稳定性仿真    秦旷宇

交流微电网运行控制研究    董杰峰

燃料电池与微型燃气轮机联合循环系统性能分析    宋举星

固体氧化物燃料电池—微型燃气轮机混合装置建模与仿真    黄刘松

 
关键词: 太阳能

[ 学术论文搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 违规举报 ]  [ 关闭窗口 ]

 
相关学术论文推荐
 
0条 [查看全部]  相关评论
 
推荐论文
智能推荐
 
网站首页 | 关于我们 | 联系方式 | 使用协议 | 版权隐私 | 排名推广 | 广告服务 | 积分换礼 | 网站留言