熱水蓄熱罐在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、世界多國(guó)目前已將儲(chǔ)能列入能源環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略。在我國(guó)，為保障能源安全供應(yīng)、推動(dòng)清潔能源發(fā)展和化石能源清潔高效利用，國(guó)家發(fā)改委及能源局等多個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)了多項(xiàng)關(guān)于儲(chǔ)熱的法規(guī)、策略，大力推廣儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用。蓄熱技術(shù)通過“移峰填谷”，一方面可以降低日供熱負(fù)荷波動(dòng)引起的機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)，提高機(jī)組效率，增加熱電聯(lián)產(chǎn)電廠凈收益；另一方面，可以有效規(guī)避可再生能源直接納入電網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，克服可再生能源（如太陽能、風(fēng)能）具有的不連續(xù)性及不穩(wěn)定性，增加城

2、市集中供熱系統(tǒng)和電網(wǎng)消納可再生能源的能力，減少傳統(tǒng)火力發(fā)電對(duì)化石能源的消耗，改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)。因此，蓄熱技術(shù)將在我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，保障民生等方面發(fā)揮重要作用。本文主要針對(duì)在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)中設(shè)置熱水蓄熱罐的相關(guān)問題進(jìn)行研究，得到熱水蓄熱罐的熱特性及其與熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的運(yùn)行策略，為工程實(shí)踐提供相應(yīng)的理論指導(dǎo)。
　　本文首先對(duì)熱水蓄熱罐的熱特性做了相關(guān)研究，基于熱水蓄熱罐蓄熱與放熱速度、蓄熱放熱周期的數(shù)學(xué)模型，并利

3、用SolidWorks、ICEM、FLUENT等相關(guān)軟件對(duì)其建立模型，對(duì)蓄熱放熱過程中罐體內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到放熱過程中下部布水器出口處斜溫層溫度隨時(shí)間變化的擬合公式，及溫度隨高度的變化趨勢(shì)。從模擬結(jié)果可以看出，蓄熱罐的形狀，布水器開口的流速，布水器進(jìn)口出口的水溫溫差等因素對(duì)熱水蓄熱罐的熱特性有較大影響。
　　其次，本文采用遺傳算法（GA）對(duì)設(shè)置在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠中的熱水蓄熱罐容量進(jìn)行了優(yōu)化，并得到熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與蓄熱罐

4、的最優(yōu)運(yùn)行策略。優(yōu)化過程中，以電廠的最大凈收益為目標(biāo)函數(shù)，以某時(shí)間段內(nèi)蓄熱量、一天內(nèi)用戶逐時(shí)熱負(fù)荷、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組小時(shí)產(chǎn)熱量和發(fā)電量等為約束條件，建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型并給出優(yōu)化流程。最后，以實(shí)際工程案例為算例進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。與在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠中不設(shè)置熱水蓄熱罐的方案相對(duì)比后可以看出，合理選擇熱水蓄熱罐容量對(duì)于有效節(jié)約一次能源耗量，提高機(jī)組運(yùn)行效率，減少機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)，降低二氧化碳等溫室氣體的排放量等具有明顯的作用。與現(xiàn)行自控水平與管理水平下的最優(yōu)運(yùn)