基于煤層氣的分布式能源系統(tǒng)動態(tài)特性仿真研究.pdf

1、山西省煤層氣儲量大，分布集中，具有突出的開發(fā)和利用價值，尤其是低濃度煤層氣，難以長距離輸送，就地利用是最佳方案，所以基于煤層氣的分布式熱電冷能源技術具有廣闊的應用前景。作為一種梯級能量利用系統(tǒng)，分布式能源具有節(jié)能環(huán)保、高效可靠、靈活方便等優(yōu)點。本文以建立的基于煤層氣的分布式能源系統(tǒng)為研究對象，開展動態(tài)特性研究，以為該分布式能源系統(tǒng)集成控制系統(tǒng)設計提供技術基礎。
　　基于煤層氣的分布式能源系統(tǒng)以燃氣內(nèi)燃機為動力核心，集成了包括雙壓余

2、熱鍋爐、汽輪機、單效溴化鋰吸收式熱泵等設備，額定發(fā)電量為800kW，制熱量為300kW，制冷量為129kW。
　　本文基于模塊化建模方法，對分布式能源系統(tǒng)各部分進行合理劃分，并分別建模。對內(nèi)燃機采用平均值法建模，并引入燃燒和排放模型，考慮煤層氣組分濃度改變對系統(tǒng)性能的影響；將余熱鍋爐分為單相介質換熱模型和蒸發(fā)系統(tǒng)模型，依據(jù)換熱器結構確定煙氣側和工質側對流傳熱系數(shù)；對汽輪機采取靜態(tài)特性加入動態(tài)一階環(huán)節(jié)的方法建模；采用集總參數(shù)法建立蒸

3、汽型單效溴化鋰吸收式熱泵模型。
　　在Matlab/Simulink平臺上，建立分布式能源系統(tǒng)動態(tài)仿真模型。利用仿真穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)與設計值進行比較，驗證模型的正確性與合理性。在此基礎上，研究煤層氣流量、煤層氣組分濃度、汽輪機抽汽量、冷卻水流量、低溫水流量和低溫水入口溫度階躍對機組電、熱、冷負荷和性能的影響，結果表明內(nèi)燃機和汽輪機動態(tài)變化迅速，平均響應時間約5~10s，余熱鍋爐和吸收式熱泵慣性較大，平均響應時間約1000~1500s。