适合分布式冷热电联供系统的中小型发电装置

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.20031

发电技术 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (3): 252-260.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.20031

适合分布式冷热电联供系统的中小型发电装置

薛晓东¹(),韩巍²(),王晓东¹(),隋军²()

¹ 华北电力大学能源动力与机械工程学院, 北京市昌平区 102206
² 中国科学院工程热物理研究所, 北京市海淀区 100190

收稿日期:2020-05-06 出版日期:2020-06-30 发布日期:2020-06-24
作者简介:薛晓东(1993),男,博士研究生,主要从事分布式供能系统和可再生能源等方面的研究工作, xdxue88@163.com;韩|巍(1976),男,博士,研究员,主要研究方向为分布式能源系统与关键技术, hanwei@iet.cn|王晓东(1973),男,博士,教授,主要研究方向为微纳尺度流动与传热, wangxd99@gmail.com|隋军(1973),男,博士,研究员,主要研究方向为多能源互补的分布式能源系统, suijun@iet.cn
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFB0905101)

Small and Medium-scale Power Generation Devices Suiting for Distributed Combined Cooling, Heating and Power System

Xiaodong XUE¹(),Wei HAN²(),Xiaodong WANG¹(),Jun SUI²()

¹ School of Energy, Power and Mechanical Engineering, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China
² Institute of Engineering Thermophysics, Chinese Academy of Sciences, Haidian District, Beijing 100190, China

Received:2020-05-06 Published:2020-06-30 Online:2020-06-24
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2018YFB0905101)

摘要/Abstract

摘要：

分布式冷热电联供（combined cooling，heating and power，CCHP）系统是一种小型、临近用户的新型供能方式，可避免能量长距离传输过程损失，同时具有灵活、高效、环保特点，成为大规模、集中式供能方式的重要补充。中小型发电装置是分布式冷热电联供系统的核心，制冷和制热也都围绕发电装置余热展开。对适合分布式冷热电联供系统的2类中小型发电装置的基本工作原理、热力性能和相关研究进展进行综述。一类是以化石燃料为能源输入的中小型发电装置，包括微型燃气轮机、燃气内燃机、小型燃气轮机和燃料电池；另一类是以发电装置余热或太阳能集热等其他热源为能源输入的中小型发电装置，包括有机朗肯循环、正逆耦合循环、热声发电机等。最后，对2类中小型发电装置的优缺点进行对比分析，为分布式供能系统的发电装置选型、系统方案设计等提供参考。

关键词: 分布式供能系统, 化石燃料, 太阳能集热, 冷热电联供(CCHP), 中小型发电装置

Abstract:

Combined cooling, heating and power (CCHP) system is a new type of distributed energy supply technology, which is small scale and close to users. It can avoid the energy loss during long-distance energy transmission process, and has the characteristics of flexibility, high efficiency and environmental protection. It is an important supplement to large-scale and centralized energy supply. Small and medium-scale power generation devices are the core of CCHP system, and both refrigeration and heating are carried out around the surplus heat of power generation devices. The basic working principle, thermal performance and related research progress of two types of small and medium-scale power generation devices for CCHP system were reviewed. One type is those using fossil fuels as energy input, including micro-turbines, internal combustion engines, small gas turbines and fuel cells. The other type is those using surplus heat from power generation devices or other heat sources such as concentrated solar heat, including organic Rankine cycles (ORC), power/cooling cogeneration cycles and thermoacoustic generators. Finally, the advantages and disadvantages of the two types of small and medium-scale power generation devices were compared and analyzed, which provided a reference for the selection of small and medium-scale power generation devices and system design of CCHP system.

Key words: distributed energy supply system, fossil fuels, concentrated solar heat, combined cooling, heating and power (CCHP), small and medium-scale power generation devices

中图分类号:

TK019

薛晓东,韩巍,王晓东,隋军. 适合分布式冷热电联供系统的中小型发电装置[J]. 发电技术, 2020, 41(3): 252-260.

Xiaodong XUE,Wei HAN,Xiaodong WANG,Jun SUI. Small and Medium-scale Power Generation Devices Suiting for Distributed Combined Cooling, Heating and Power System[J]. Power Generation Technology, 2020, 41(3): 252-260.

参考文献

1	程薇. BP公司在2019年世界能源统计年鉴中指出世界正走在一条不可持续的道路上[J]. 石油炼制与化工, 2019, 50 (9): 96.
2	Viral R , Khatod D K . Optimal planning of distributed generation systems in distribution system:a review[J] Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2012, 16 (7): 5146- 5165.
3	Blarke M B . Towards an intermittency-friendly energy system:comparing electric boilers and heat pumps in distributed cogeneration[J] Applied Energy, 2012, 91 (1): 349- 365.
4	谢英柏, 薛晓东. 液化空气储能与发电一体化系统的性能分析[J]. 太阳能学报, 2020, 41 (4): 333- 339.
5	余莉. 浅析楼宇式天然气分布式供能系统的开发与设计[J]. 华电技术, 2018, 40 (5): 73- 74.
6	张海燕, 姚峰, 常雪剑, 等. 新能源智能微电网规划[J]. 电网与清洁能源, 2018, 34 (4): 70- 73.
7	程启明, 程尹曼, 黄山, 等. 微电网经济优化运行综述[J]. 广东电力, 2018, 31 (2): 1- 9.
8	姚帅, 顾伟, 陆帅, 等. 一种考虑建筑物蓄热特性的分布式冷热电联供系统运行优化方法[J]. 分布式能源, 2018, 3 (4): 16- 23.
9	国旭涛, 韩高岩, 吕洪坤. 冷热电三联供系统建模方法综述[J]. 浙江电力, 2020, 39 (4): 83- 93.
10	孙黎霞, 鞠平, 白景涛, 等. 计及蓄电池寿命的冷热电联供型微电网多目标经济优化运行[J]. 发电技术, 2020, 41 (1): 64- 72.
11	陈强, 韩巍, 张娜, 等. 新型微型燃气轮机分布式冷热电联供系统热力性能分析[J]. 工程热物理学报, 2014, 35 (7): 1253- 1259.
12	谢娜, 韩高岩, 吕洪坤, 等. 微型燃气轮机冷热电三联供系统建模及热力学分析[J]. 浙江电力, 2020, 39 (4): 94- 101.
13	马琴, 郭鹏, 张梅有, 等. 燃气内燃机与燃气轮机分布式供能系统的对比分析[J]. 华东电力, 2013, 41 (2): 270- 274.
14	贾洋洋, 仲海涛, 张智晟. 含储氢装置的分布式能源系统的优化经济调度[J]. 广东电力, 2019, 32 (11): 38- 44.
15	曾洪瑜, 史翊翔, 蔡宁生. 燃料电池分布式供能技术发展现状与展望[J]. 发电技术, 2018, 39 (2): 165- 170.
16	Al Moussawi H , Fardoun F , Louahlia H . Selection based on differences between cogeneration and trigeneration in various prime mover technologies[J] Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2017, 74, 491- 511.
17	国旭涛, 蔡洁聪, 韩高岩, 等. 分布式能源技术与发展现状[J]. 分布式能源, 2019, 4 (1): 52- 59.
18	姚利森. SOFC在天然气分布式应用中的经济性分析[J]. 上海节能, 2019, (11): 947- 952.
19	李潜葛, 罗恩博, 吴张华, 等. 太阳能热声发电技术研究进展[J]. 中国电机工程学报, 2016, 36 (12): 3242- 3250.
20	王祎.利用低品位热源驱动的环路热声发电系统性能研究[D].杭州:浙江大学, 2018.
21	毕天骄, 张丽敏, 吴张华, 等. 四级环路行波热声发电机的实验研究[J]. 工程热物理学报, 2019, 40 (5): 982- 986.
22	Luo E C , Wu Z H , Dai W , et al. A 100 W-class travelingwave thermoacoustic electricity generator[J] Chinese Science Bulletin, 2008, 53 (9): 1453- 1456.
23	王凯.行波热声发电系统热-声-电耦合及转换机理研究[D].杭州:浙江大学, 2014.
24	Wu Z , Yu G , Zhang L , et al. Development of a 3 kW double-acting thermoacoustic stirling electric generator[J] Applied Energy, 2014, 136, 866- 872.
25	陈宜.中低温余热驱动的正逆耦合循环系统集成研究[D].北京:中国科学院工程热物理研究所, 2017.
26	舒丹, 孙恒. 混合工质回热朗肯循环回收天然气冷量的模拟[J]. 化学工程, 2011, (6): 8- 10.
27	Wang Z , Han W , Zhang N , et al. Proposal and assessment of a new CCHP system integrating gas turbine and heat-driven cooling/power cogeneration[J] Energy Conversion & Management, 2017, 144, 1- 9.
28	薛晓东.液化空气储能系统运行特性分析与参数匹配优化研究[D].北京:华北电力大学, 2019.
29	李子申, 李惟毅, 徐博睿, 等. 混合工质内置热泵有机朗肯循环冷热电联供系统性能研究[J]. 中国电机工程学报, 2015, 35 (19): 4972- 4980.
30	王志奇.有机朗肯循环低温烟气余热发电系统实验研究及动态特性仿真[D].长沙:中南大学, 2012.
31	She X , Peng X , Nie B , et al. Enhancement of round trip efficiency of liquid air energy storage through[J] Applied Energy, 2017, 206, 1632- 1642.
32	Xie Y B , Xue X D . Thermodynamic analysis on an integrated liquefied air energy storage and electricity generation system[J] Energies, 2018, 11 (10): 2540.

[1]	徐立, 孙飞虎, 李钧, 张强强. 抛物面槽式太阳能集热器热损失因素研究[J]. 发电技术, 2023, 44(2): 229-234.
[2]	徐立, 孙飞虎, 李志, 张强强. 一种太阳能集热器流体平均温度计算方法[J]. 发电技术, 2022, 43(3): 405-412.
[3]	罗玉浩, 吴国栋, 唐奕凡, 白鹏飞, 周国富. 内冷蒸发腔式太阳能集热器的设计与实验分析[J]. 发电技术, 2021, 42(6): 715-726.
[4]	刘兰华, 狄林文, 董兴万, 王瑞林. 抛物槽式聚光太阳能集热回路动态特性研究[J]. 发电技术, 2021, 42(6): 673-681.
[5]	徐立, 孙飞虎, 李钧, 张强强. 流量对抛物面槽式太阳能集热器传热特性影响的实验分析[J]. 发电技术, 2021, 42(6): 665-672.
[6]	刘泰秀,刘启斌,隋军,张铁寅. 基于太阳能热化学的分布式供能系统热力学性能及碳排放分析[J]. 发电技术, 2020, 41(3): 212-219.
[7]	佟锴,杨立军,宋记锋,杜小泽,杨勇平. 聚光太阳能集热场先进技术综述[J]. 发电技术, 2019, 40(5): 413-425.
[8]	黄平瑞,周震,魏高升,杜小泽. 基于多孔陶瓷的体吸收太阳能集热器性能分析[J]. 发电技术, 2019, 40(1): 83-90.

适合分布式冷热电联供系统的中小型发电装置

Small and Medium-scale Power Generation Devices Suiting for Distributed Combined Cooling, Heating and Power System

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 8

编辑推荐

Metrics

本文评价