一種樓宇型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)動(dòng)力裝置選型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于設(shè)計(jì)能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種樓宇型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)動(dòng)力裝置選 型方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在資源越來(lái)越匱乏的今天，可持續(xù)發(fā)展早已成為全世界關(guān)注的課題。能源問(wèn)題不 止是一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，也是可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，因此有效的提高能 源利用率，減少利用過(guò)程中的污染物排放是一項(xiàng)重要任務(wù)。傳統(tǒng)電力供應(yīng)由電網(wǎng)壟斷，供 電、供氣、供暖各自規(guī)劃，有各自的網(wǎng)絡(luò)，這就會(huì)導(dǎo)致工業(yè)和建筑的用能需求難以同時(shí)及時(shí) 供應(yīng)，尤其在夏季或冬季，空調(diào)的使用量非常大，民用以電力驅(qū)動(dòng)為主的空調(diào)在夏季會(huì)造成 電網(wǎng)的尖峰負(fù)荷，導(dǎo)致城市用電緊張。而在用戶端，工業(yè)或者建筑中多數(shù)高能低用，這就會(huì) 造成能源利用率低下。
[0003] 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)分布在用戶側(cè)，一般以天然氣作為燃料，通過(guò)利用燃料在動(dòng)力裝 置中的高品質(zhì)能量做功，并對(duì)回收的余熱或者熱量進(jìn)行二次利用（冬季用于供暖，夏季利 用吸收式制冷機(jī)進(jìn)行制冷，或提供生活熱水），從而對(duì)能源梯級(jí)利用，有效地提高能源利用 率。這樣的特點(diǎn)使其在國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行了廣泛的推廣，在歐洲其發(fā)電量在總發(fā)電量中已占有 一定的比例。一般的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)按照規(guī)?？梢苑譃闃怯钚头植际焦┠芟到y(tǒng)，區(qū)域分布 式供能系統(tǒng)等，其組件可分為動(dòng)力裝置，制冷裝置及制熱裝置等。
[0004] 盡管目前已廣泛推廣冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，但在國(guó)內(nèi)目前成功運(yùn)行的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng) 仍然與規(guī)劃目標(biāo)有較大差距，無(wú)法獲得預(yù)期的效益，主要原因在于選擇機(jī)組容量過(guò)大導(dǎo)致 運(yùn)行成本過(guò)高。上海黃浦中心醫(yī)院的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)就是由于機(jī)組容量選擇太大導(dǎo)致運(yùn)行 成本過(guò)高，之后停用。因此準(zhǔn)確的裝機(jī)容量對(duì)于整個(gè)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)能否經(jīng)濟(jì)高效得運(yùn)行 有很大的影響。
[0005]目前對(duì)于分布式能源系統(tǒng)，特別是冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的動(dòng)力裝置的裝機(jī)選型方法并 沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外有過(guò)以熱定電、以電定熱等方法，以熱定電就是依據(jù)供熱量來(lái)確定 發(fā)電量，首先滿足用熱需求，不足的電量向電網(wǎng)購(gòu)買，在能夠上網(wǎng)的情況下多余電量上網(wǎng)。 而以電定熱就是在系統(tǒng)滿足電量需求后，對(duì)于不足的熱量通過(guò)其他方式進(jìn)行補(bǔ)充。一般來(lái) 講，以熱定電選型方法具有較高的能源利用率，這樣能夠初步選擇裝機(jī)容量，但在各項(xiàng)指標(biāo) 計(jì)算后不一定是首選方案，同時(shí)對(duì)于同樣的總?cè)萘縼?lái)說(shuō)，也有多種容量組合方式，不同組合 之間也存在著差異。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種較為方便快捷的在多種動(dòng)力裝 置裝機(jī)方案選擇出最為經(jīng)濟(jì)高效方案的樓宇型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)動(dòng)力裝置選型方法。
[0007] 技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種樓宇型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)動(dòng)力裝置選型方法，包括如下步驟：
[0009] I)、利用目標(biāo)建筑的建筑CAD圖紙?jiān)贒est軟件中對(duì)于目標(biāo)建筑進(jìn)行冷熱負(fù)荷的動(dòng) 態(tài)模擬，得到一年8760小時(shí)內(nèi)建筑的逐時(shí)冷熱負(fù)荷需求；
[0010] 2)、統(tǒng)計(jì)全年制冷天數(shù)，計(jì)算出制冷平均日負(fù)荷，在負(fù)荷分析的結(jié)果中找到最接近 平均日負(fù)荷的一天，對(duì)這一天進(jìn)行不同裝機(jī)在變工況下的運(yùn)行模擬，分別得到這天的逐時(shí) 供電量、供熱量及天然氣耗量，從而計(jì)算經(jīng)濟(jì)成本與一次能耗；
[0011] 3)、統(tǒng)計(jì)全年制熱天數(shù)，計(jì)算出制熱平均日負(fù)荷，選擇最接近制熱平均負(fù)荷日進(jìn)行 不同裝機(jī)方式的模擬，計(jì)算經(jīng)濟(jì)成本與一次能耗；
[0012] 4)、分別對(duì)制冷季節(jié)和制熱季節(jié)平均日計(jì)算后乘以對(duì)應(yīng)天數(shù)計(jì)算全年運(yùn)行能耗及 成本情況；
[0013] 5)、對(duì)不同方案計(jì)算系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)性能評(píng)價(jià)最優(yōu)來(lái)確定最后裝機(jī)選型 結(jié)果。
[0014] 上述一次能耗為將消耗的天然氣熱值換算為標(biāo)煤耗量，對(duì)于三聯(lián)供系統(tǒng)供應(yīng)不足 的從電網(wǎng)購(gòu)買的電量通過(guò)對(duì)電網(wǎng)效率及標(biāo)煤耗量進(jìn)行換算，兩者之和即為一次能耗。
[0015] 工作原理：本發(fā)明針對(duì)目前沒(méi)有確定的選擇方案，提供樓宇型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)動(dòng) 力裝置裝機(jī)容量的方法，利用Dest軟件分析樓宇建筑能耗結(jié)果，通過(guò)對(duì)不同季節(jié)典型日及 平均日的不同需求進(jìn)行動(dòng)力裝置的選型；如圖1所示，空氣以進(jìn)口溫度Tl進(jìn)入壓氣機(jī)進(jìn)行 壓縮，然后以壓氣機(jī)出口溫度T2進(jìn)入回?zé)崞髋c做完功后透平出口煙氣溫度T5的高溫?zé)煔?進(jìn)行換熱，換熱后空氣溫度達(dá)到回?zé)崞鞒隹跍囟萒3,經(jīng)過(guò)回?zé)岬目諝膺M(jìn)入燃燒室供燃料進(jìn) 行燃燒后產(chǎn)生的燃燒室出口煙氣溫度T4的高溫?zé)煔猓邷責(zé)煔膺M(jìn)入透平內(nèi)做功后溫度和 壓力降低，隨后經(jīng)過(guò)回?zé)崞鳒囟冉档偷饺細(xì)廨啓C(jī)的出口煙溫T6,從燃?xì)廨啓C(jī)排出進(jìn)入溴化 鋰制冷機(jī)進(jìn)行制冷或制熱后達(dá)到溴化鋰制冷機(jī)出口溫度T7將能量供給給用戶，達(dá)到能源 的梯度利用，有效地提高能源利用率。
[0016] 所述步驟1)中，對(duì)于夏熱冬冷的地區(qū)，在選取典型夏季制冷季節(jié)后，選擇需冷量 為最大冷負(fù)荷日2/3的一天作為典型制冷日，根據(jù)該天制冷及用電需求選擇一種以上裝機(jī) 方式。
[0017] 上述裝機(jī)方式包括：選擇一臺(tái)大容量的裝機(jī)或選擇兩臺(tái)以上小容量的機(jī)組或選 擇一臺(tái)以上大容量的裝機(jī)搭配一臺(tái)以上小容量的機(jī)組；如所需負(fù)荷為500kW時(shí)，大容量裝 機(jī)即為直接選擇一臺(tái)滿額500kW容量機(jī)組，兩臺(tái)以上小容量機(jī)組配合可選擇2臺(tái)容量為 50%需求，即250kW機(jī)組或4臺(tái)容量為25%需求，即125kW的機(jī)組。同時(shí)需要參考市面 上是否有這個(gè)容量大小的機(jī)組再進(jìn)行調(diào)整，一般0_200kw之間的機(jī)組有類似的熱力特性， 200-400kw、400-600kw機(jī)組各自有類似的特性，因此大小一般是相對(duì)的，沒(méi)有具體的上下 限，主要考慮實(shí)際是否有這個(gè)容量機(jī)組以及選擇具有類似熱力特性的機(jī)組，方便實(shí)際運(yùn)行 的操作。
[0018] 上述裝機(jī)方式，對(duì)于夏熱冬冷的地區(qū)來(lái)講，夏季制冷需求會(huì)遠(yuǎn)大于冬季制熱需求， 所以在選型時(shí)首先考慮滿足夏季制冷需求；在選取典型夏季制冷季節(jié)后，為了防止容量選 取過(guò)大，選擇需冷量為最大冷負(fù)荷日2/3的一天作為典型制冷日，在確定總的容量下，由于 不同容量的動(dòng)力裝置會(huì)有不同的熱力特性，根據(jù)該天制冷及用電需求選擇裝機(jī)方式；不同 的選擇會(huì)對(duì)整體的系統(tǒng)性能帶來(lái)不同的影響。
[0019] 所述裝機(jī)方式發(fā)電選擇微型燃?xì)廨啓C(jī)，制冷及制熱選擇雙效煙氣型溴化鋰機(jī)組， 能夠有效節(jié)省占地面積的同時(shí)滿足用戶冷熱電的需求，并減少了余熱鍋爐等其他設(shè)備減少 了成本。
[0020] 所述步驟1)中，Dest軟件提供用戶的冷熱負(fù)荷需求，用戶需熱量/冷量與燃?xì)鈾C(jī) 輪供熱之間關(guān)系式為：
[0021] Q熱=Q需/COP (1)
[0022] 式中：Qift :燃?xì)鈾C(jī)輪需供熱量，Q s :用戶需熱/冷量，COP :溴化鋰制冷機(jī)能效比；
[0023] 在制冷典型日對(duì)制冷及用電需求進(jìn)行分析，選擇峰值時(shí)刻，根據(jù)如下公式：
[0024] Q熱=Cp · (T6-T7) · G · N (2)
[0025] 式中：Cp:煙氣的比熱容，T6:燃?xì)廨啓C(jī)的出口煙溫，T 7:溴化鋰制冷機(jī)的出口煙溫， G:燃?xì)廨啓C(jī)的煙氣流量，Ν:燃?xì)廨啓C(jī)的臺(tái)數(shù)。
[0026] 上述用戶需熱量/冷量由溴化鋰制冷機(jī)提供；燃?xì)鈾C(jī)輪供熱為回?zé)崞鞒隹谔峁┑?余熱；對(duì)溴化鋰制冷機(jī)來(lái)說(shuō)，制熱與制冷的能效比是不同的；燃?xì)廨啓C(jī)的產(chǎn)品參數(shù)上都有 燃?xì)廨啓C(jī)出口煙溫以及煙氣流量，可直接參與計(jì)算。
[0027] 所述燃?xì)廨啓C(jī)為同種型號(hào)的燃?xì)廨啓C(jī)，在不需要全部開(kāi)啟的情況下，還起到備用 機(jī)組的作用，同時(shí)同種型號(hào)的機(jī)組控制起來(lái)也更方便。
[0028] 優(yōu)選，選定具體的燃?xì)廨啓C(jī)型號(hào)與臺(tái)數(shù)后，根據(jù)廠家提供的變工況曲線，在不同的 環(huán)境溫度下，當(dāng)微型燃?xì)廨啓C(jī)的出力變化時(shí)，排氣溫度相應(yīng)的產(chǎn)生變化。排氣溫度隨著燃機(jī) 功率與大氣溫度的變化而變化；在負(fù)荷變小時(shí)，壓比降低，效率降低，排氣溫度將因溫比降 低的影響大于壓比降低的影響而降低；
[0029] 在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行在50%負(fù)荷以上運(yùn)行時(shí)，排氣溫度與功率的變化關(guān)系基本可簡(jiǎn)化 為線性關(guān)系，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行在50%負(fù)荷以下整體性能會(huì)下降15%~25%，因此保持燃?xì)廨啓C(jī) 運(yùn)行在