一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法及系统，所述的CCHP系统包括可调回热的燃气轮机以及与燃气轮机连接的余热利用设备和分产设备，该方法具体为：计算用户的用电负荷特征参数和用热负荷特征参数以及燃气轮机的供电调节特征参数和供余热调节特征参数，选择满足判断条件的燃气轮机的型号作为可用型号，确定可用型号的燃气轮机的台套数n的可用范围以及且分产设备的最小容量。与现有技术相比，本发明专利技术具有减小分产设备容量、降低系统能耗和通用性强等优点。系统能耗和通用性强等优点。系统能耗和通用性强等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法及系统


[0001]本专利技术涉及分布式供能系统设计领域，尤其是涉及一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法及系统。

技术介绍

[0002]CCHP系统又称冷热电联产系统，以天然气为能源的分布式冷热电联供系统是分布式供能系统的一种主要形式。该系统以燃气轮机或燃气内燃机为原动机发电，然后利用原动机排烟余热驱动余热利用设备，提供用户所需的冷、热，实现能量的梯级利用。合理搭配可使得该系统达到很高的综合利用效率，应用前景广阔，将作为集中式供能的补充，在发电比重上将越来越高。
[0003]分布式冷热电联供系统同样存在诸多问题。在系统初步设计时，通常采用以热定电或以电定热为设计策略，前者以满足用户热负荷为目标，电量充足时向电网卖电，电量不足时向电网购电；后者以满足用户电负荷为目标，余热充足时多余热量释放到大气，余热不足时从外界买热。这两种基本设计策略都是在满足用户最大需求的前提下进行的，而用户负荷在一天内是不稳定的，从而导致CCHP系统供能的不匹配，出现设备利用率低、设备停机或引入分产设备的现象，降低CCHP系统的运行效率，造成能源浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法及系统，减小分产设备容量，降低系统能耗，通用性强。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法，具体为：
[0007]计算用户的用电负荷特征参数E
L
和用热负荷特征参数Q
L
以及燃气轮机的供电调节特征参数E
G
和供余热调节特征参数Q
G
，计算公式为：
[0008][0009][0010][0011][0012]其中，L
e，min
为用户最电小负荷，L
e，max
为用户最大电负荷，L
q，min
为用户所需最小余热负荷，L
q，max
为用户所需最大余热负荷，G
e，min
为燃气轮机最小发电功率，G
e，max
为燃气轮机最大发电功率，G
q，min
为燃气轮机最小供热功率，G
q，max
为燃气轮机最大供热功率；
[0013]选择满足判断条件的燃气轮机的型号作为可用型号，所述的判断条件为：E
G
<E
L
且Q
G
<Q
L
；
[0014]根据以下条件确定可用型号的燃气轮机的台套数n的可用范围：
[0015]nG
e，max
>L
e，max
[0016]nG
e，min
＜L
e，min
[0017]若可用型号的燃气轮机的发电功率为G
e，min
时其最大供热功率G
e＝emin，max
小于L
q，min
，则启用分产设备，并计算分产设备的最小容量Δ，计算公式为：
[0018]Δ＝L
q，min-G
e＝emin，max
[0019]否则不启用分产设备。
[0020]所述的CCHP系统包括可调回热的燃气轮机以及与燃气轮机连接的余热利用设备和分产设备，所述的燃气轮机包括压气机、回热器、燃烧室、燃气透平、回热调节阀和发电机，具体工作流程为：
[0021]所述的空气键入压气机升压后进入回热器升温，然后在燃烧室中与天然气混合后点燃成为高温高压燃气，进入燃气透平膨胀做功，所述的燃气透平的输出功一部分输入压气机使空气升压，另一部分带动发电机发电。由燃气透平排出的烟气一部分进入回热器加热空气，其加热量由阀门控制，另一部分直接排出，最后汇合为一股烟气，流入下级余热利用设备，产生用户所需的冷和热，所述的燃气轮机发电一部分直接送给用户，另一部分送给分产设备用以产生用户所需的冷和热，余热利用设备和分产设备共同承担用户所需的冷和热；同时考虑热电负荷可解决CCHP系统供能不匹配现象，即CCHP系统仅有一次能源输入，与外界没有热电交换，用户热电负荷均由CCHP系统满足，根据用户热电负荷变化调节发电机发电量的同时，通过调节回热器开度控制向下游提供的烟气余热量，再辅以分产设备出力的调节，从而同时满足用户热电负荷，最大限度减少能源浪费，提高设备利用率。在该CCHP系统设计时，需根据用户热电负荷选择可用型号的热燃气轮机以及台套数范围，确定分产设备的最小容量。
[0022]进一步地，建立分别以热功率值和电功率值为纵坐标和横坐标的e/q-n图，绘制第一矩形框和第二矩形框，所述的第一矩形框以(L
e，min
,L
q，min
)和(L
e，max
,L
q，max
)为对角顶点，所述的第二矩形框以(nG
e，min
,nG
q，min
)和(nG
e，max
,nG
q，max
)为对角顶点，若第一矩形框包含于第二矩形框内，则该可用型号的台套数n可用。
[0023]进一步地，根据可用型号的燃气轮机在不同发电功率时供热功率的最大值和最小值在e/q-n图上绘制n台该燃气轮机的实际热电调节区域，若第一矩形框超出实际热电调节区域，则启用分产设备。
[0024]进一步地，将第一矩形框的下边界值减去与实际热电调节区域在最小发电功率下的上边界值，获得分产设备的最小容量。
[0025]进一步地，建立特征参数图，在特征参数图上标出(E
L
,Q
L
)和(E
G
,Q
G
)，经过(E
L
,Q
L
)作横轴和纵轴的垂线，将特征参数图分为左上、左下、右上和右下四个区域，若(E
G
,Q
G
)位于左下区域或其边界上，则对应的燃气轮机的型号为可用型号。
[0026]一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型系统，包括：
[0027]电热负荷计算模块，用于计算用户的用电负荷特征参数E
L
和用热负荷特征参数Q
L
，计算公式为：
[0028][0029][0030]其中，L
e，min
为用户最电小负荷，L
e，max
为用户最大电负荷，L
q，min
为用户所需最小余热负荷，L
q，max
为用户所需最大余热负荷；
[0031]电热功率计算模块：用于计算燃气轮机的供电调节特征参数E
G
和供余热调节特征参数QG，计算公式为：
[0032][0033][0034]其中，G
e，min本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法，所述的CCHP系统包括可调回热的燃气轮机以及与燃气轮机连接的余热利用设备和分产设备，其特征在于，具体为：计算用户的用电负荷特征参数E
L
和用热负荷特征参数Q
L
以及燃气轮机的供电调节特征参数E
G
和供余热调节特征参数Q
G
，计算公式为：，计算公式为：，计算公式为：，计算公式为：其中，L
e，min
为用户最电小负荷，L
e，max
为用户最大电负荷，L
q，min
为用户所需最小余热负荷，L
q，max
为用户所需最大余热负荷，G
e，min
为燃气轮机最小发电功率，G
e，max
为燃气轮机最大发电功率，G
q，min
为燃气轮机最小供热功率，G
q，max
为燃气轮机最大供热功率；选择满足判断条件的燃气轮机的型号作为可用型号，所述的判断条件为：E
G
<E
L
且Q
G
<Q
L
；根据以下条件确定可用型号的燃气轮机的台套数n的可用范围：nG
e，max
>L
e，max
nG
e，min
＜L
e，min
若可用型号的燃气轮机的发电功率为G
e，min
时其最大供热功率G
e＝emin，max
小于L
q，min
，则启用分产设备，且分产设备的最小容量Δ为：Δ＝L
q，min-G
e＝emin，max
否则不启用分产设备。2.根据权利要求1所述的一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法，其特征在于，建立分别以热功率值和电功率值为纵坐标和横坐标的e/q-n图，绘制第一矩形框和第二矩形框，所述的第一矩形框以(L
e，min
,L
q，min
)和(L
e，max
,L
q，max
)为对角顶点，所述的第二矩形框以(nG
e，min
,nG
q，min
)和(nG
e，max
,nG
q，max
)为对角顶点，若第一矩形框包含于第二矩形框内，则该可用型号的台套数n可用。3.根据权利要求2所述的一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法，其特征在于，根据可用型号的燃气轮机在不同发电功率时供热功率的最大值和最小值在e/q-n图上绘制n台该燃气轮机的实际热电调节区域，若第一矩形框超出实际热电调节区域，则启用分产设备。4.根据权利要求3所述的一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法，其特征在于，将第一矩形框的下边界值减去与实际热电调节区域在最小发电功率下的上边界值，获得分产设备的最小容量。5.根据权利要求1所述的一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型方法，其特征在于，建立特征参数图，在特征参数图上标出(E
L
,Q
L
)和(E
G
,Q
G
)，经过(E
L
,Q
L
)作横轴和纵轴的垂线，
将特征参数图分为左上、左下、右上和右下四个区域，若(E
G
,Q
G
)位于左下区域或其边界上，则对应的燃气轮机的型号为可用型号。6.一种同时满足热电负荷的CCHP系统选型系统，其特征在于，包括：电热负荷计算模块，用于计算用户的用电负荷特征参数E
L
和用热负荷特征参数Q<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑莆燕，齐同磊，杨义，白天宇，尉清源，姚哲豪，邹思宇，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：