以微型燃氣輪機為核心的先進能量系統(tǒng)研究.pdf

1、分布式能源有助于實現(xiàn)能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展,大電網(wǎng)與分布式能源相結(jié)合已成為21世紀電力工業(yè)的發(fā)展方向。以微型燃氣輪機(簡稱微燃機)為核心的能量系統(tǒng)是分布式能源的主要方式之一。其中,微燃機冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和微燃機與高溫燃料電池混合發(fā)電系統(tǒng)是以微燃機為核心的能量系統(tǒng)中最具發(fā)展前景的兩種形式。本文則針對這兩種能量系統(tǒng)存在的問題,進行了深入研究,提出了一些改進措施,得到了更為先進的以微燃機為核心的能量系統(tǒng)。
　　 微燃機冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中,冷

2、熱電負荷的矛盾使聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量梯級利用的優(yōu)勢無法充分發(fā)揮。本文針對這個問題,首先研究了采用怎樣的調(diào)節(jié)方法才能有效緩解這個矛盾。接著提出了回注蒸汽、進氣冷卻等可解決或者緩解冷熱電負荷矛盾的新措施,從而有效地提高了聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的性能及效率。進而將回注蒸汽、進氣冷卻、冷凝水回收等措施集成到聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中,得到了更為先進的以微燃機為核心的冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。最后,對冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)評價準則進行了探討,根據(jù)冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)能量梯級利用的本質(zhì)特征提出了能量梯級利用效

3、率的新評價準則。
　　 微燃機與高溫燃料電池組成的混合發(fā)電系統(tǒng)是以微燃機為核心的能量系統(tǒng)中的另一種重要形式,本文以固體氧化物燃料電池/微燃機(SOFC/MGT)頂層循環(huán)混合發(fā)電系統(tǒng)作為研究重點,對混合發(fā)電系統(tǒng)進行了改進研究。首先揭示了SOFC/MGT混合發(fā)電系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的規(guī)律,分析了其效率進一步提高的潛力,給出了限制效率進一步提高的主要因素。然后根據(jù)使燃料更多的發(fā)生電化學反應而更少的發(fā)生燃燒反應的思路,提出了兩種效率顯著提高的混

4、合發(fā)電新系統(tǒng)。最后,進行了混合發(fā)電系統(tǒng)脫碳的研究,首先對采用常規(guī)的氨水吸收法實現(xiàn)CO2準零排放的SOFC/MGT混合發(fā)電系統(tǒng)進行了計算分析。然后又在頂層循環(huán)的SOFC/MGT混合發(fā)電系統(tǒng)的基礎上進行改進,提出了具有更高發(fā)電效率的CO2準零排放SOFC/MGT混合發(fā)電新系統(tǒng)。
　　 本文針對以微燃機為核心的能量系統(tǒng),從改善系統(tǒng)變工況性能,提高系統(tǒng)效率,提高系統(tǒng)環(huán)保性能以及改進系統(tǒng)評價方法等方面提出了一些新穎的思路與方法,研究成果將