基于天然气和地源热泵综合利用的分布式能源耦合系统研究

【摘要】：本文提出分布式能源耦合系统,它以天然气为主要能源,以地热源为辅助能源,对天然气和地热源进行综合利用,为能源供应系统提供支持和补充,实现资源利用最大化。分布式能源系统与热泵系统的耦合最大限度的利用了环境势能和清洁能源,提高了能源的综合利用率,减少了污染物的排放。因此,发展以分布式能源系统与热泵技术有效耦合的分布式能源耦合系统具有重要的现实意义。 本文内容主要分为三大部分：一是分布式能源耦合系统中各子系统与地源热泵耦合后的节能性。二是常规分布式能源与可再生能源的耦合利用后,可以定性(量)的换算出耦合系统等量节约的常规能源及污染物排放量。三是通过具体工程实例说明分布式耦合能源的可行性。具体内容包括以下几点： (1)用户热负荷计算分析 用户热负荷主要包括供暖,生活热水及医用蒸汽等。由流程图可得出热负荷由三条途径可得,一是热泵与水—水换热器换热途经；一是地热源—溴化锂吸收式热泵机组途径；一是高温烟气一余热锅炉途径。三条途径提供系统总的热负荷,每个途径由于耦合了地热源改变了设备的工作曲线等,达到节能的目的。 (2)用户冷负荷计算分析 冷负荷由两条途径可得,一是通过高温烟气驱动溴化锂吸收式制冷机组得冷负荷；一是地源热泵系统转换地下水的冷量得冷负荷。 (3)用户电负荷分析 医院电网采用并网不上网方式,系统的内燃机组的发电提供部分生活用电及系统设备全部用电,外电网补足分布式能源系统不足以提供的电力。分布式能源耦合系统产出的电负荷率对系统的效率及设备性能有一定的影响。 (4)节能性对比 本文主要是对分布式能源耦合系统、常规分布式能源系统、常规分供系统三种系统作一次能源消耗量和一次性能耗率的对比,以分布式能源耦合系统、常规天然气分布式能源耦合系统和分供系统都产生等量的电能、热能和冷能为前提,计算各自的一次能源消耗量和一次性能耗率,再加以分析比较。 (5)污染物排放量 常规能源燃烧时会产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉尘等多种污染物。本文中的分布式能源耦合系统,将天然气和可再生能源耦合起来综合利用。天然气和可再生能源均是清洁、环保的能源。文中通过计算系统的冷、热、电负荷,计算出系统耗能,换算出常规能源耗量,最终计算出污染物的排放量。 【关键词】：天然气 耦合 系统 能源 热泵
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU83
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外发展及研究现状12-14
• 1.3 分布式能源耦合系统简介14-15
• 1.4 本文研究的主要内容15-16
• 1.5 研究方法及存在问题16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 分布式能源耦合系统的节能性分析18-37
• 2.1 供热子系统的工作原理18-20
• 2.1.1 供热子系统简图18
• 2.1.2 各供热途径的工作过程18-20
• 2.2 耦合系统中各供热途径设备的性能分析20-25
• 2.2.1 耦合系统中地源热泵COP的性能分析20-22
• 2.2.2 第一类溴化锂吸收式热泵机组性能分析22-25
• 2.3 供冷子系统的工作原理25-28
• 2.3.1 冷却水温度变化对溴化锂制冷机组性能的影响26-27
• 2.3.2 冷媒水出口温度及流量对机组性能的影响27
• 2.3.3 高温烟气温度对机组性能的影响27-28
• 2.4 分布式能源耦合系统的节能分析28-37
• 2.4.1 分布式能源耦合系统负荷类型分析28-29
• 2.4.2 供热子系统效率分析29-31
• 2.4.3 制冷子系统效率分析31-32
• 2.4.4 分布式能源耦合系统的节能分析32-37
• 第3章 分布式能源耦合系统的环保效益分析37-44
• 3.1 常规能源系统污染物的排放计算37-39
• 3.1.1 二氧化硫的排放量计算37-38
• 3.1.2 二氧化碳的排放量计算38
• 3.1.3 氮氧化物的排放量计算38-39
• 3.2 常规天然气分布式能源系统污染物的排放计算39-40
• 3.2.1 二氧化碳的排放量计算39
• 3.2.2 氮氧化物的排放量计算39-40
• 3.3 分布式能源耦合系统污染物的排放计算40
• 3.3.1 二氧化碳的排放量计算40
• 3.3.2 氮氧化物的排放量计算40
• 3.4 分布式能源耦合系统的环保效益40-42
• 3.5 分布式能源耦合系统污染物的其他排放量计算方法42-44
• 第4章 工程实例44-55
• 4.1 工程实例简介44-46
• 4.1.1 医院概况44
• 4.1.2 医院的负荷分析44-46
• 4.2 分布式能源耦合系统46-48
• 4.2.1 系统简介46-47
• 4.2.2 设备配置47
• 4.2.3 医院冷、热、电负荷在分布式能源耦合系统中的分配47-48
• 4.2.4 本分布式能源耦合系统的运行时间48
• 4.3 耦合系统设备简介48-51
• 4.4 耦合系统中各供热途径设备的性能分析51-52
• 4.5 本分布式能源项目的节能计算52-53
• 4.6 本分布式能源耦合系统的环保分析53-55
• 第5章 结论与展望55-58
• 5.1 结论55-56
• 5.2 展望56-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况62

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