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由于第二代能源系统的发展,使得分布式供能系统和冷热电联供系统的发展和使用成为必然,它不仅可以大大提高能源利用率和能源系统的安全性,而且还有利于环境保护和降低投资成本。在冷热电联供系统中,微型燃气轮机和溴化锂吸收式制冷机的组合是一种很通行的冷热电联供方式,通常应用于建筑物中,也称建筑冷热电联供系统。有关BCHP的研究与应用,日、美等发达国家起步较早。我国对BCHP研究起步比较晚,对于学术研究来说,我国冷热电联产领域的研究主要集中在系统的经济性分析、节能性,优化配置研究、模型的评价、建模与仿真、冷热电联产设备材料的研究等方面。由于冷热电联供系统部件复杂,且负荷变化范围比较大,对各类负荷的适应性和优化运行要求比较高,因此,对冷热电联供系统的运行过程进行仿真模拟,提出合理的运行模式和运行方案,对实现冷热点联产系统的优化运行,达到最佳的经济效益,有十分巨大的推动意义。本文在Matlab/Simulink仿真平台上针对基于微型燃气轮机的冷热电联供系统进行了建模与仿真,以研究系统的变工况性能,主要包括以下几个方面:
第一,首先分析了微型燃气轮机系统构成及其特点,并建立了相适应的动静态数学模型,然后采用Matlab/Simulink软件对其进行了图形化建模与动静态仿真试验。仿真结果表明,模型的动态响应趋势合理,稳态工况与参考资料一致,证实数学模型准确可信。另外,由于回热器是微型燃气轮机系统内的重要部件,本文在对其深入分析的基础上,进行了详细的仿真。仿真结果表明,回热器的有无和回热度的大小都将对系统产生很大的影响。
第二,其次分析了直燃型溴化锂吸收式制冷机的系统构成及其特点,并建立了相适应的动静态数学模型,然后采用。Matlab/Simulink软件对其进行了图形化建模与动静态仿真试验。仿真结果表明,模型的动态响应趋势合理,稳态工况与计算结果一致,证实数学模型真实可靠。另外,本文还以冷却水进口温度对系统的影响为例进行了分析,仿真结果符合实际系统的变化趋势。
第三,冷热电三联供系统中涉及空气、燃料和燃气、水和水蒸汽、溴化锂溶液的热力性质的计算,本文采用c语言编制相应程序并将其嵌入Matlab/Simulink,实现了各工质热力性质计算的模块化,非常便于使用。