天然气冷热电联供系统方案评价分析

【摘要】：近年来，随着西气东输、陕甘宁天然气进京，我国东部大中城市能源结构正在发生调整，传统的以煤为主的一次能源正在被天然气所代替。而目前宝贵的天然气资源在城市中的利用更多地是直接被烧掉，如何才能更为合理地在城市中应用天然气？其中一个有效途径是利用天然气冷热电联供系统，即天然气首先驱动发电机组发电，其余热被回收用于供热或驱动吸收式制冷机制冷。这样实现了能源的梯级利用，从而为高效利用天然气创造了条件。同时，近两年由于全国各大城市均出现不同程度的供电紧张，尤其是东部各大城市，为了缓解“电荒”，国家也相应出台了一些鼓励政策，以支持天然气冷热电联供技术为主导的分布式能源系统的推广应用。 本文在阐述了天然气冷热电系统及其特点之后，简单分析了冷热电联供系统的工作原理，并从能源利用形式的角度，把冷热电联供系统分成发电系统与热力系统两大部分，并对这两部分分别进行介绍。 本文还提出了天然气冷热电联供技术的评价方法，即从能源利用效率、环保、经济性三个方面对系统方案进行综合评价。首先，能源利用效率介绍了比较基准的选取，提出设计工况下节能率的定义以及计算方法；其次，关于环境影响评价，介绍了污染物排放因子的确定依据和相对于燃气分产系统减排率的计算方法；最后，经济性评价介绍了增量评价法的概念，分析了各经济指标的计算过程并且提出评价冷热电联供系统经济性的增量评价法，可以避免诸如热价、冷价等人为因素的干扰，使对方案技术经济性的认识更加客观。同时，增量法将系统等效成为纯发电电厂，避免了热价和冷价等的干扰，使冷热电联供系统这种复杂经济性问题变得更加简单和清晰。 最后，在讨论天然气冷热电联供技术的评价方法时，结合北京市某大学能源系统的方案选取为例，从能效、环保、经济性三个方面对系统方案进行综合评价，最终提出能源系统的最优方案。 【关键词】：天然气冷热电联供系统 能源利用效率 环保指标 经济性分析
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM611
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题研究的背景及意义11-13
• 1.1.1 城市能源结构的调整和电力供应紧张11
• 1.1.2 课题研究的意义11-13
• 1.2 国内外天然气冷热电联供的发展状况13-16
• 1.2.1 西方国家天然气冷热电联供的发展状况13-14
• 1.2.2 中国中小型天然气（冷）热电联供的发展状况14-16
• 1.3 天然气冷热电联供技术研究现状及发展展望16-17
• 1.4 分布式冷热电联供系统在我国建筑中的应用前景分析17-22
• 1.4.1 我国建筑能耗和天然气利用现状分析17-19
• 1.4.1.1 我国建筑能耗现状17
• 1.4.1.2 我国天然气利用现状17-19
• 1.4.1.3 发展建筑冷热电联产是实现建筑节能和天然气高效利用的优化选择19
• 1.4.2 建筑冷热电联供系统在我国的发展潜力分析19-21
• 1.4.3 建筑冷热电联供系统应解决的关键技术经济问题21-22
• 1.5 本课题研究的主要内容22
• 1.6 本章小结22-23
• 第2章 冷热电联供系统介绍23-39
• 2.1 天然气冷热电联供系统及其特点23-26
• 2.1.1 能源利用24
• 2.1.2 环境影响24-25
• 2.1.3 经济性能25
• 2.1.4 平衡城市能源负荷峰谷差25-26
• 2.1.5 能源供给的可靠性26
• 2.2 冷热电联供系统的工作原理26-27
• 2.3 冷热电联供系统的分类27
• 2.4 热力系统流程27-35
• 2.4.1 内燃机冷热电联供系统28-30
• 2.4.2 燃气轮机冷热电联供系统30-33
• 2.4.2.1 蒸汽系统30-31
• 2.4.2.2 热水系统31-32
• 2.4.2.3 烟气型吸收式冷温水机系统32-33
• 2.4.3 燃料电池冷热电联供系统33-34
• 2.4.4 斯特林发动机冷热电联供系统34-35
• 2.5 电力系统35-37
• 2.5.1 独立回路方式35
• 2.5.2 单母线主回路方式35-36
• 2.5.3 独立回路方式36-37
• 2.5.4 独立回路方式37
• 2.6 本章小结37-39
• 第3章 天然气冷热电系统评价39-51
• 3.1 能源利用率39-42
• 3.1.1 比较基准的选取39-40
• 3.1.2 设计工况下的节能率40-41
• 3.1.2.1 供热工况下的节能率40
• 3.1.2.2 制冷工况下的节能率40-41
• 3.1.2.3 纯发电工况的节能问题41
• 3.1.3 系统全年的节能率41-42
• 3.2 关于环境影响评价42-45
• 3.2.1 发电机组排放性能评价42-44
• 3.2.2 污染物排放因子的确定44
• 3.2.3 相对于燃气分产系统的减排效果44-45
• 3.2.3.1 供热工况下的减排率44-45
• 3.2.3.2 制冷工况下的减排率45
• 3.3 关于经济性评价45-48
• 3.3.1 增量评价法45-48
• 3.4 本章小结48-51
• 第4章 北京市某大学能源系统方案评价51-69
• 4.1 能源现状51
• 4.2 能源系统方案的选取51-53
• 4.3 能源方案的综合评价53-67
• 4.3.1 能效评价53-59
• 4.3.1.1 节能率分析53-58
• 4.3.1.2 各方案能源利用率评价58-59
• 4.3.2 经济性评价59-62
• 4.3.2.1 经济性分析59-61
• 4.3.2.2 各方案经济性评价61-62
• 4.3.3 环境方面的评价62-67
• 4.3.3.1 各方案减排率分析62-66
• 4.3.3.2 各方案环保评价66-67
• 4.4 小结67
• 4.5 本章小结67-69
• 结论69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-77
• 作者简介77
• 攻读硕士学位期间的科研成果77-78

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