多種可再生能源互補(bǔ)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)研究.pdf

1、20世紀(jì)以來，人們對煤炭、石油等化石能源的過度開發(fā)與利用，在創(chuàng)造了豐富物質(zhì)生活的同時，也造成了大量的資源浪費和污染排放。近年來，作為能源發(fā)展重要方向之一的分布式能源系統(tǒng)受到了廣泛關(guān)注。在此背景下，本文構(gòu)建了一套多種可再生能源互補(bǔ)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)低品位能源的高效高質(zhì)利用，有效提高能源利用效率，減少有害物質(zhì)排放，對于滿足人們用能需求、緩解能源供需矛盾有著重要意義。本文研究得出以下結(jié)論:
　　(1)構(gòu)建了多種可再生能源互補(bǔ)

2、的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，并利用Aspen Plus V7.2軟件對系統(tǒng)的熱力學(xué)性能進(jìn)行了模擬分析。系統(tǒng)由太陽能沼氣發(fā)酵環(huán)節(jié)、微燃機(jī)沼氣發(fā)電環(huán)節(jié)和ORC余熱發(fā)電環(huán)節(jié)三部分構(gòu)成。要維持微燃機(jī)的正常運行，系統(tǒng)需要日產(chǎn)沼氣420m3，發(fā)酵罐規(guī)模至少應(yīng)該為210m3;基于能量守恒，要保證發(fā)酵過程正常進(jìn)行，至少需要太陽能總吸熱量148.8kW，即30管太陽能集熱器125套。初產(chǎn)沼氣經(jīng)過凈化甲烷含量可以達(dá)到98％，作為燃料供給微燃機(jī)，輸出30kW電力的同時煙

3、氣驅(qū)動ORC余熱發(fā)電，額外輸出1040kW電力，系統(tǒng)總計輸出40kW電力。系統(tǒng)的能源利用率可以達(dá)到32.83％，相比單機(jī)提高31.83％，相比分供系統(tǒng)提高35.94％，系統(tǒng)的能源節(jié)約率可以達(dá)到26.43％。
　　(2)分析了系統(tǒng)運行過程中，環(huán)境溫度、沼氣甲烷含量、燃?xì)馔钙饺肟跍囟鹊汝P(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。環(huán)境溫度的變化會直接影響壓氣機(jī)的耗功，進(jìn)而影響系統(tǒng)的輸出與效率;甲烷含量的改變會影響沼氣在燃燒室內(nèi)的燃燒過程;燃?xì)馔钙饺肟跍囟?/p>

4、的變化則會引起透平作功過程的變化，進(jìn)而影響聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的性能。
　　(3)利用靜態(tài)分析法和動態(tài)分析法對聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的靜態(tài)回收期為6.94年，動態(tài)為8.77年;相比電網(wǎng)購電，系統(tǒng)年度資金的靜態(tài)節(jié)約率為37.87％，動態(tài)節(jié)約率為26.35％。同時分析了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響因素，發(fā)現(xiàn)微燃機(jī)臺數(shù)、燃?xì)鈨r格、電價等因素會在不同方面對系統(tǒng)的年度資金節(jié)約率和投資回收期產(chǎn)生影響，從而影響系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
　　本

5、文的創(chuàng)新點和意義:
　　本文將太陽能沼氣發(fā)酵環(huán)節(jié)、微燃機(jī)沼氣發(fā)電環(huán)節(jié)和ORC余熱發(fā)電環(huán)節(jié)相互結(jié)合，構(gòu)建了多種可再生能源互補(bǔ)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的熱力學(xué)性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析。
　　依據(jù)“溫度、品位對口，能量梯級利用”的原則，本文所構(gòu)建的多種可再生能源互補(bǔ)的聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，利用太陽熱能制備沼氣，再以沼氣作為燃料，取代了傳統(tǒng)的化石燃料，減少了有害物質(zhì)的排放，具有良好的節(jié)能減排能力和巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益，對推動能源、環(huán)境和人類