【摘要】：水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)可以利用電廠的蒸汽余熱和電力為海水淡化提供能量，在實(shí)現(xiàn)能量充分利用的同時(shí)，進(jìn)一步降低海水淡化的產(chǎn)水成本。由于水電需求負(fù)荷隨著時(shí)間呈周期性變化，在水電生產(chǎn)獨(dú)立運(yùn)行的情況下，各生產(chǎn)單元的運(yùn)行負(fù)荷將出現(xiàn)較大波動(dòng)，尤其是電廠。因此，開展水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度研究對(duì)于提高能量利用效率、降低生產(chǎn)成本和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定操作都具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文首先對(duì)兩種熱膜耦合海水淡化技術(shù)進(jìn)行了模擬分析，，建立其系統(tǒng)模型和經(jīng)濟(jì)模型，以總造水費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，用GAMS軟件進(jìn)行求解，分析了造水費(fèi)用、產(chǎn)水濃度與多級(jí)閃蒸、反滲透產(chǎn)水比值之間的關(guān)系。結(jié)果表明：在以多級(jí)閃蒸排放冷卻海水作為反滲透進(jìn)水的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)中，適當(dāng)降低多級(jí)閃蒸的產(chǎn)水量有利于降低系統(tǒng)的造水費(fèi)用，而適當(dāng)增加多級(jí)閃蒸的產(chǎn)水量有利于降低系統(tǒng)的產(chǎn)水濃度，提高產(chǎn)水質(zhì)量；對(duì)以反滲透的排放濃鹽水作為多級(jí)閃蒸進(jìn)水的熱膜耦合海水淡化系統(tǒng)，適當(dāng)提高多級(jí)閃蒸的產(chǎn)水量對(duì)提高產(chǎn)水質(zhì)量和降低造水費(fèi)用都是有利的。 對(duì)水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行了模擬優(yōu)化，建立了該系統(tǒng)的優(yōu)化模型，以造水費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)，用GAMS軟件進(jìn)行求解。結(jié)果表明：在產(chǎn)水量為8000t/h且發(fā)電量沒有要求的情況下，水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)的最優(yōu)操作方案為發(fā)電廠、多級(jí)閃蒸和反滲透三者的集成操作，發(fā)電廠的全部蒸汽都用作多級(jí)閃蒸系統(tǒng)的加熱蒸汽，反滲透的進(jìn)水取自多級(jí)閃蒸的排放冷卻海水，多級(jí)閃蒸與反滲透產(chǎn)水量的最優(yōu)比值為0.45；隨著產(chǎn)水量的逐漸增加，水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)的造水成本和多級(jí)閃蒸與反滲透的產(chǎn)水量比值都逐漸降低。 開展了典型日水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度研究，在分析典型日水電需求負(fù)荷變化情況的基礎(chǔ)上，建立了水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)生產(chǎn)調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)考慮了分時(shí)電價(jià)的影響，將調(diào)度問題描述為一個(gè)非線性規(guī)劃問題，以總收益最大為目標(biāo)函數(shù)，用GAMS軟件進(jìn)行求解。結(jié)果表明：多級(jí)閃蒸產(chǎn)水量隨時(shí)間的變化較小，反滲透的產(chǎn)水量隨時(shí)間變化較大；在用電低谷時(shí)，總產(chǎn)水量增加，剩余水量?jī)?chǔ)存在儲(chǔ)罐中；在用電高峰時(shí)，總產(chǎn)水量降低，不足部分由儲(chǔ)罐中的水進(jìn)行補(bǔ)充，總的產(chǎn)水量能夠滿足水需求；通過對(duì)不同時(shí)段水、電需求的調(diào)度，可以提高總收益，同時(shí)使水電在不同的時(shí)段相互彌補(bǔ)，提高能源的利用效率；電廠的生產(chǎn)負(fù)荷波動(dòng)明顯降低。 針對(duì)不同季節(jié)水電需求負(fù)荷的變化情況，建立了水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)的調(diào)度模型，考慮了煤價(jià)變化對(duì)水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)的影響，以總收益最大為目標(biāo)，將該調(diào)度問題表述為一個(gè)非線性規(guī)劃問題，用GAMS軟件進(jìn)行求解。結(jié)果表明：多級(jí)閃蒸產(chǎn)水量隨季節(jié)的變化較小，反滲透的產(chǎn)水量隨季節(jié)的變化較大；春、秋、冬三季產(chǎn)水量均高于需水量，儲(chǔ)罐儲(chǔ)存水，發(fā)電量高于需電量，剩余電量用于反滲透產(chǎn)水；在夏季產(chǎn)電全部外供，反滲透產(chǎn)水量降為零，總產(chǎn)水量低于需水量，此時(shí)用儲(chǔ)罐中儲(chǔ)存的水彌補(bǔ)不足；未考慮煤價(jià)變化時(shí)水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)的總收益高于考慮煤價(jià)變化時(shí)系統(tǒng)的總收益。
【圖文】：

圖 1-1 水電聯(lián)產(chǎn)示意圖Fig.1-1 The schart of cogeneration system.2 水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化技術(shù)的研究現(xiàn)狀水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化技術(shù)是解決淡水資源短缺，實(shí)現(xiàn)能量充分利用和可持有效途徑[66]，因此如何實(shí)現(xiàn)海水淡化與火電廠的集成，以進(jìn)一步降低海本和實(shí)現(xiàn)能量的有效利用成為世界各國學(xué)者研究的熱點(diǎn)。M Cohen[67]認(rèn)為可以使用電廠的排放冷卻海水作為熱源，以實(shí)現(xiàn)水電聯(lián)法由于蒸汽和電力消耗極低，因此其產(chǎn)品水具有較大的競(jìng)爭(zhēng)力。Gunenberg[68-69]提出了四種利用柴油發(fā)電機(jī)的廢熱余熱進(jìn)行水電聯(lián)產(chǎn)的方案能源的匹配。L.Awerbuch[70]對(duì)四種多級(jí)閃蒸水電聯(lián)產(chǎn)方式進(jìn)行了研究，量匹配效果最好時(shí)的電水比。Ali M.El-Nashar[71]在其基礎(chǔ)上提出了另外方式。Ali M.El-Nashar 對(duì)五種方案進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)化，最終設(shè)計(jì)出小的多級(jí)閃蒸水電聯(lián)產(chǎn)海水淡化系統(tǒng)。但是由于其優(yōu)化設(shè)計(jì)中不是對(duì)水

即將多級(jí)閃蒸、反滲透和電廠結(jié)合起來進(jìn)行水電聯(lián)產(chǎn)、聯(lián)供，該集成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程如圖3-1 所示。高壓過熱蒸汽從發(fā)電廠鍋爐出來后首先進(jìn)入第一和第二透平機(jī)進(jìn)行發(fā)電，從第二透平機(jī)出來的蒸汽，一部分進(jìn)入第三個(gè)透平機(jī)進(jìn)行發(fā)電，另一部分作為多級(jí)閃蒸的加熱蒸汽進(jìn)入海水淡化系統(tǒng)。從海水淡化系統(tǒng)和第三透平機(jī)出來的冷凝后的加熱蒸汽再次進(jìn)入鍋爐被加熱成過熱蒸汽，然后進(jìn)入透平機(jī)發(fā)電，依次循環(huán)使用。發(fā)電廠的低品位熱能供給多級(jí)閃蒸海水淡化技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)水，剩余電力供給反滲透海水淡化系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)水。圖 3-1 水電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程示意圖Fig.3-1 Schart of integration of MSF/RO and power plant海水淡化系統(tǒng)采用的是熱膜耦合海水淡化技術(shù)，即反滲透的進(jìn)水取自多級(jí)閃
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P747;TM73

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本文編號(hào)：2622114