本文關(guān)鍵詞：基于煤層氣的分布式能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性仿真研究

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【摘要】：山西省煤層氣儲(chǔ)量大,分布集中,具有突出的開發(fā)和利用價(jià)值,尤其是低濃度煤層氣,難以長(zhǎng)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(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。作為一種梯級(jí)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(diǎn)。本文以建立的基于煤層氣的分布式能源系統(tǒng)為研究對(duì)象,開展動(dòng)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(shè)計(jì)提供技術(shù)基礎(chǔ)�；诿簩託獾姆植际侥茉聪到y(tǒng)以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力核心,集成了包括雙壓余熱鍋爐、汽輪機(jī)、單效溴化鋰吸收式熱泵等設(shè)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(duì)分布式能源系統(tǒng)各部分進(jìn)行合理劃分,并分別建模。對(duì)內(nèi)燃機(jī)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(duì)系統(tǒng)性能的影響;將余熱鍋爐分為單相介質(zhì)換熱模型和蒸發(fā)系統(tǒng)模型,依據(jù)換熱器結(jié)構(gòu)確定煙氣側(cè)和工質(zhì)側(cè)對(duì)流傳熱系數(shù);對(duì)汽輪機(jī)采取靜態(tài)特性加入動(dòng)態(tài)一階環(huán)節(jié)的方法建模;采用集總參數(shù)法建立蒸汽型單效溴化鋰吸收式熱泵模型。在Matlab/Simulink平臺(tái)上,建立分布式能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型。利用仿真穩(wěn)態(tài)性能數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較,驗(yàn)證模型的正確性與合理性。在此基礎(chǔ)上,研究煤層氣流量、煤層氣組分濃度、汽輪機(jī)抽汽量、冷卻水流量、低溫水流量和低溫水入口溫度階躍對(duì)機(jī)組電、熱、冷負(fù)荷和性能的影響,結(jié)果表明內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)動(dòng)態(tài)變化迅速,平均響應(yīng)時(shí)間約5~10s,余熱鍋爐和吸收式熱泵慣性較大,平均響應(yīng)時(shí)間約1000~1500s。本文給出了動(dòng)態(tài)響應(yīng)曲線及相應(yīng)的傳遞函數(shù),分析了影響分布式能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的因素,為其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：煤層氣 分布式能源系統(tǒng) 模塊化建模 動(dòng)態(tài)特性 仿真研究
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK019
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題背景及研究意義11-13
• 1.2 分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景13-15
• 1.2.1 分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 分布式能源系統(tǒng)發(fā)展前景15
• 1.3 分布式能源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 低濃度煤層氣及其分布式能源系統(tǒng)17-18
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第二章 基于煤層氣的分布式能源系統(tǒng)19-33
• 2.1 系統(tǒng)概況19-20
• 2.2 分布式能源系統(tǒng)工作原理20
• 2.3 分布式能源系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)20-25
• 2.3.1 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)參數(shù)20-22
• 2.3.2 余熱鍋爐參數(shù)22-23
• 2.3.3 汽輪機(jī)參數(shù)23
• 2.3.4 溴化鋰吸收式熱泵參數(shù)23-25
• 2.4 燃?xì)饧肮べ|(zhì)物性參數(shù)25-31
• 2.4.1 煤層氣組分25-26
• 2.4.2 燃?xì)馊紵?/span>26
• 2.4.3 煙氣物性計(jì)算26-29
• 2.4.4 溴化鋰溶液物性計(jì)算29-31
• 2.4.5 水及水蒸汽物性計(jì)算31
• 2.4.6 物性程序編制31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 分布式能源系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立33-65
• 3.1 概述33
• 3.2 內(nèi)燃機(jī)數(shù)學(xué)模型33-41
• 3.2.1 壓氣機(jī)模型34-36
• 3.2.2 渦輪模型36-37
• 3.2.3 渦輪增壓器動(dòng)力學(xué)模型37
• 3.2.4 中冷器模型37-38
• 3.2.5 氣缸模型38-40
• 3.2.6 內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué)模型40-41
• 3.3 余熱鍋爐數(shù)學(xué)模型41-50
• 3.3.1 余熱鍋爐總換熱系數(shù)的計(jì)算41-43
• 3.3.2 省煤器數(shù)學(xué)模型43-45
• 3.3.3 過(guò)熱器數(shù)學(xué)模型45-46
• 3.3.4 蒸發(fā)系統(tǒng)模型46-50
• 3.4 蒸汽輪機(jī)數(shù)學(xué)模型50-52
• 3.4.1 原理性建模50-51
• 3.4.2 綜合法建立汽輪機(jī)模型51-52
• 3.5 溴化鋰吸收式熱泵數(shù)學(xué)模型52-63
• 3.5.1 吸收式熱泵傳熱系數(shù)計(jì)算53-55
• 3.5.2 發(fā)生器數(shù)學(xué)模型55-57
• 3.5.3 吸收器數(shù)學(xué)模型57-58
• 3.5.4 冷凝器數(shù)學(xué)模型58-60
• 3.5.5 蒸發(fā)器數(shù)學(xué)模型60-61
• 3.5.6 溶液熱交換器數(shù)學(xué)模型61-62
• 3.5.7 溶液閥數(shù)學(xué)模型62-63
• 3.6 全系統(tǒng)動(dòng)態(tài)程序63-64
• 3.7 本章小結(jié)64-65
• 第四章 仿真結(jié)果及分析65-93
• 4.1 概述65
• 4.2 分布式能源系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能計(jì)算65-66
• 4.3 分布式能源系統(tǒng)調(diào)節(jié)量、被調(diào)量和擾動(dòng)量間的關(guān)系66-67
• 4.4 煤層氣流量階躍下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)67-74
• 4.4.1 煤層氣流量階躍對(duì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的影響67-69
• 4.4.2 煤層氣流量階躍對(duì)余熱鍋爐的影響69-73
• 4.4.3 煤層氣流量階躍對(duì)汽輪機(jī)的影響73-74
• 4.5 煤層氣組分濃度階躍下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)74-79
• 4.5.1 煤層氣組分濃度階躍對(duì)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的影響74-75
• 4.5.2 煤層氣組分濃度階躍對(duì)余熱鍋爐的影響75-78
• 4.5.3 煤層氣組分濃度階躍對(duì)汽輪機(jī)的影響78-79
• 4.6 汽輪機(jī)抽汽量階躍下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)79-82
• 4.6.1 抽汽流量階躍對(duì)汽輪機(jī)的影響79
• 4.6.2 抽汽流量階躍對(duì)吸收式熱泵的影響79-82
• 4.7 冷卻水流量階躍下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)82-85
• 4.8 低溫水流量階躍下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)85-87
• 4.9 低溫水入口溫度階躍下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)87-90
• 4.10熱泵仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)比較90-91
• 4.11本章小結(jié)91-93
• 第五章 結(jié)論與展望93-95
• 5.1 結(jié)論93-94
• 5.2 展望94-95
• 參考文獻(xiàn)95-102
• 致謝102-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文103

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本文編號(hào)：1068403