本文關(guān)鍵詞：熱水蓄熱罐在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 熱電聯(lián)產(chǎn) 熱水蓄熱罐(熱水蓄熱器)熱特性 蓄熱技術(shù) 數(shù)值仿真 優(yōu)化 聯(lián)合運(yùn)行策略

【摘要】：世界多國(guó)目前已將儲(chǔ)能列入能源環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略。在我國(guó),為保障能源安全供應(yīng)、推動(dòng)清潔能源發(fā)展和化石能源清潔高效利用,國(guó)家發(fā)改委及能源局等多個(gè)部門聯(lián)合印發(fā)了多項(xiàng)關(guān)于儲(chǔ)熱的法規(guī)、策略,大力推廣儲(chǔ)熱技術(shù)應(yīng)用。蓄熱技術(shù)通過“移峰填谷”,一方面可以降低日供熱負(fù)荷波動(dòng)引起的機(jī)組負(fù)荷波動(dòng),提高機(jī)組效率,增加熱電聯(lián)產(chǎn)電廠凈收益;另一方面,可以有效規(guī)避可再生能源直接納入電網(wǎng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊,克服可再生能源(如太陽能、風(fēng)能)具有的不連續(xù)性及不穩(wěn)定性,增加城市集中供熱系統(tǒng)和電網(wǎng)消納可再生能源的能力,減少傳統(tǒng)火力發(fā)電對(duì)化石能源的消耗,改善我國(guó)能源結(jié)構(gòu)。因此,蓄熱技術(shù)將在我國(guó)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展,保障民生等方面發(fā)揮重要作用。本文主要針對(duì)在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)中設(shè)置熱水蓄熱罐的相關(guān)問題進(jìn)行研究,得到熱水蓄熱罐的熱特性及其與熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的運(yùn)行策略,為工程實(shí)踐提供相應(yīng)的理論指導(dǎo)。本文首先對(duì)熱水蓄熱罐的熱特性做了相關(guān)研究,基于熱水蓄熱罐蓄熱與放熱速度、蓄熱放熱周期的數(shù)學(xué)模型,并利用SolidWorks、ICEM、FLUENT等相關(guān)軟件對(duì)其建立模型,對(duì)蓄熱放熱過程中罐體內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到放熱過程中下部布水器出口處斜溫層溫度隨時(shí)間變化的擬合公式,及溫度隨高度的變化趨勢(shì)。從模擬結(jié)果可以看出,蓄熱罐的形狀,布水器開口的流速,布水器進(jìn)口出口的水溫溫差等因素對(duì)熱水蓄熱罐的熱特性有較大影響。其次,本文采用遺傳算法(GA)對(duì)設(shè)置在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠中的熱水蓄熱罐容量進(jìn)行了優(yōu)化,并得到熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組與蓄熱罐的最優(yōu)運(yùn)行策略。優(yōu)化過程中,以電廠的最大凈收益為目標(biāo)函數(shù),以某時(shí)間段內(nèi)蓄熱量、一天內(nèi)用戶逐時(shí)熱負(fù)荷、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組小時(shí)產(chǎn)熱量和發(fā)電量等為約束條件,建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型并給出優(yōu)化流程。最后,以實(shí)際工程案例為算例進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。與在熱電聯(lián)產(chǎn)電廠中不設(shè)置熱水蓄熱罐的方案相對(duì)比后可以看出,合理選擇熱水蓄熱罐容量對(duì)于有效節(jié)約一次能源耗量,提高機(jī)組運(yùn)行效率,減少機(jī)組負(fù)荷波動(dòng),降低二氧化碳等溫室氣體的排放量等具有明顯的作用。與現(xiàn)行自控水平與管理水平下的最優(yōu)運(yùn)行策略相比,理想最優(yōu)聯(lián)合運(yùn)行策略具有更大的可行性。
【關(guān)鍵詞】：熱電聯(lián)產(chǎn) 熱水蓄熱罐(熱水蓄熱器)熱特性 蓄熱技術(shù) 數(shù)值仿真 優(yōu)化 聯(lián)合運(yùn)行策略
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU995
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題研究的背景及意義9-10
• 1.3 熱水蓄熱技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析10-14
• 1.3.1 熱水蓄熱罐的國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀11-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)外差異分析13-14
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 蓄熱技術(shù)與熱水蓄熱罐的應(yīng)用16-32
• 2.1 蓄熱技術(shù)16-19
• 2.1.1 蓄熱技術(shù)的分類16-19
• 2.2 結(jié)合蓄熱的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)19-22
• 2.2.1 熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)19-21
• 2.2.2 蓄熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)熱電解耦的原理21-22
• 2.3 熱水蓄熱罐22-31
• 2.3.1 蓄熱原理22-24
• 2.3.2 斜溫層性質(zhì)與布水器性能24-26
• 2.3.3 蓄熱罐工作流程及應(yīng)用條件26-28
• 2.3.4 蓄熱罐性能評(píng)價(jià)指標(biāo)28-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 熱水蓄熱罐的熱特性32-50
• 3.1 研究方法32-35
• 3.2 創(chuàng)建FLUENT模擬模型35-41
• 3.2.1 模型簡(jiǎn)化及設(shè)置35-36
• 3.2.2 蓄熱罐建模及網(wǎng)格劃分36-37
• 3.2.3 模擬過程37-38
• 3.2.4 控制變量法下的罐體參數(shù)及流體參數(shù)38-41
• 3.3 模擬結(jié)果及分析41-48
• 3.3.1 水溫隨時(shí)間變化情況42-43
• 3.3.2 水溫沿高度分布情況43-44
• 3.3.3 體型對(duì)蓄熱罐熱特性的影響44-45
• 3.3.4 流量對(duì)蓄熱罐熱特性的影響45-46
• 3.3.5 溫差對(duì)蓄熱罐熱特性的影響46-47
• 3.3.6 罐內(nèi)溫度場(chǎng)與速度場(chǎng)分布47-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第4章 蓄熱罐容量及運(yùn)行策略優(yōu)化50-75
• 4.1 熱電聯(lián)產(chǎn)中蓄熱罐的運(yùn)行模式50-51
• 4.2 供暖季某月特征日的確定51
• 4.3 熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中最優(yōu)蓄熱罐容量的數(shù)學(xué)模型51-55
• 4.3.1 不含蓄熱的優(yōu)化方案A53-55
• 4.3.2 含蓄熱的優(yōu)化方案B55
• 4.4 熱水蓄熱罐在熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)算例55-74
• 4.4.1 工程概況55-60
• 4.4.2 優(yōu)化結(jié)果及對(duì)比分析60-74
• 4.5 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 附錄82-107
• 附錄 1 FLUENT模擬結(jié)果82-86
• 附錄 2 A方案優(yōu)化結(jié)果——供暖季各機(jī)組的逐時(shí)負(fù)荷86-93
• 附錄 3 B方案優(yōu)化結(jié)果——供暖季蓄熱罐與各機(jī)組的逐時(shí)負(fù)荷93-100
• 附錄 4 C方案優(yōu)化結(jié)果——供暖季蓄熱罐與各機(jī)組的逐時(shí)負(fù)荷100-107
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文107-109
• 致謝109

，

本文編號(hào)：548770