燃气轮机冷热电联产系统与蓄能变工况特性
燃气轮机冷热电联产系统技术与经济性分析
燃气轮机冷热电联产系统技术与经济性分析摘要：由于传统化石能源的消耗给环境带来的污染压力与日俱增，使得冷热电联产(CombinedCooling，heatingandPower，CCHP)这种具有优越节能和环保特性的分布式能量系统极为引人关注。
在国外，尤其是欧美日发达国家，已经取得了阶段性的成果;国内前些年由于受天然气供应不足、电力市场体制等原因的限制，发展一直相对缓慢，但随着国家改革的深入、“西气东输”的相继完工和中俄天然气合作协议的签订，我国的分布式能量系统事业必将焕发出更加强大的生机。
基于此，本文主要对燃气轮机冷热电联产系统技术与经济性进行分析探讨。
关键词：燃气轮机；冷热电联产；系统技术；经济性分析1、前言世界各国的能源环境专家普遍认为：应将需求供应整合优化，实现能源和温度对口梯级利用，就近供能减少中间环节损耗，这将是解决问题的最好手段。
燃气轮机热电联产系统既可以单独使用，承担给一栋大楼或一个小区同时提供热、电两种能量的任务；更可作为分布式电源的一种，以一个子系统的身份和其它的分布式电源一起在分布式能源系统中发挥作用。
毫无疑问，以小型或微型燃气轮机为主要动力装置的分布式热电联产系统必将具有很大的发展潜力。
2、联供系统的原理与构成燃气冷热电联产是分布式能源系统的一种主要形式，是冷、热、电三种不同形式能量的联合生产，主要由驱动系统、发电系统、供热系统、制冷系统和控制系统组成，实现能量的梯级利用，总的能源利用率可以高达75%～90%。
按系统规模大小及布置型式可分为楼宇型和区域型两类，楼宇型一般采用燃气内燃机或微型燃气轮机作为动力设备，而区域型则主要以燃气轮机作为原动机。
燃气在动力设备里燃烧发电以后，产生的高温烟气通过余热回收装置再利用后向用户供热或供冷，从而满足用户对冷、热、电等能源负荷的需求，实现能量的梯级利用，提高能源的利用效率。
本文建立以燃气轮机发电机组为原动机，烟气型溴化锂吸收式冷暖机组为余热利用设备，另外根据需要配置压缩式电制冷机(热泵型)、烟气/热水换热器，如图1所示。
低热值煤气燃气轮机的冷热电联供技术研究
低热值煤气燃气轮机的冷热电联供技术研究引言随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，寻求高效能源利用和减排的技术已成为全球性的关注焦点。
低热值煤气是一种传统能源资源，其利用对于促进能源结构调整和可持续发展具有重要意义。
本文着重研究低热值煤气燃气轮机的冷热电联供技术，探讨其在高效能源利用和减排方面的潜力。
一、低热值煤气的特点和问题低热值煤气主要来源于煤炭气化和焦化等工艺过程，其特点是热值较低、含硫和灰分较高，还含有一定量的一氧化碳、甲烷、氢气等气体。
由于传统燃气轮机对燃料的要求较高，需要较高的热值和较低的硫含量，低热值煤气的利用受到了限制。
二、低热值煤气燃气轮机的冷热电联供技术冷热电联供技术是指通过一套设备实现废热的回收利用，并同时提供电力、热能和制冷能力的技术。
对于低热值煤气，冷热电联供技术可以大幅提高其能源利用效率。
下面将从冷、热、电三个方面探讨低热值煤气燃气轮机的冷热电联供技术。
1. 冷能利用低热值煤气燃气轮机在运行过程中产生大量废热，通过采用废热回收技术，可以将废热转化为制冷能力，用于供应制冷负荷。
利用废热回收技术，可提高系统能量利用效率，降低能源消耗，并减少对环境的影响。
目前，常用的废热回收技术包括吸收式制冷、蒸发冷凝和压缩冷凝等，这些技术可以有效地将废热转化为制冷能力。
2. 热能利用低热值煤气燃气轮机产生的热能可以通过余热锅炉回收利用，用于供应热负荷。
余热锅炉技术可以高效地回收燃气轮机的废热，并将其转化为热水或蒸汽，供应给工业用热、采暖或其他热负荷。
通过热能的有效回收利用，可以实现能源的高效利用，减少能源消耗，同时降低温室气体的排放。
3. 电能利用低热值煤气燃气轮机利用煤气发电，可以将化学能转化为电能。
通过优化燃气轮机的设计和操作，提高燃气发电的效率，减少燃料消耗和排放物的排放。
同时，可以采用余热回收技术，将废热转化为蒸汽，用于供应蒸汽轮机，实现燃气-蒸汽联合循环发电，进一步提高发电效率。
燃气轮机冷热电联产系统技术与经济性分析
收稿日期:2004-10-20; 修订日期:2005-03-24基金项目:国家自然科学基金资助项目(90210032)作者简介:冯志兵(1972-),男,湖北武穴人,中国科学院博士研究生.文章编号:1001-2060(2005)04-0425-05燃气轮机冷热电联产系统技术与经济性分析冯志兵,金红光(中国科学院工程热物理研究所,北京 100080)摘 要:分析了现有商业燃气轮机用于热电联产系统和冷热电联产系统时的性能。
与常规分产系统相比,两系统在热力学性能上均有较大优势,绝大多数节能率超过20%。
功率较小的燃气轮机单位造价偏高,用于冷热电联产系统时经济性较差;随着功率的增加经济性不断改善,冷热电联产系统的经济性受到很多因素的影响,其中运行时间和电价的影响最明显,其次为燃料价格的影响,热价和冷价的影响相对最小;这些因素在燃气轮机功率较小时影响较大,随功率的增加影响逐渐减小。
关键词:燃气轮机;冷热电联产系统;热电联产系统;经济性分析中图分类号:TK123 文献标识码:B符号说明C—制冷量; COP—制冷系统性能系数; f—输入燃料能量;h—烟气焓;H—供热量;w—输出电量;q—动力系统排气中热量;T—绝对温度;x—利用热量在排气热量η—效率;中比例;下标0—环境;a—吸收式制冷;b—锅炉;c—制冷;CHP—热电联产系统; CCHP—冷热电联产系统;e—电,压缩式制冷;eg—电网;h—供热;re—参照分产系统;1 前 言热电联产系统将动力系统排向环境的热量回收用于供热,在一定程度上对燃料能量进行了梯级利用,具有较高的能源利用效率。
随着人民生活水平的改善,夏季对冷负荷的需求显著增加。
在这种情况下,将热电联产系统进行扩展,把从动力系统回收的热量先用于制冷,然后用于供热,使能量梯级利用水平进一步得到提高,系统的性能和经济性将显著改善。
通常冷热电联产系统布置在用户周围,直接向用户提供电力,减少了对电网的依赖,提高了用户用电安全性;系统性能的改善使满足相同需求时消耗的燃料减少,同时动力系统的污染物排放量较少,因此对环境的压力明显降低;在满足冷需求的同时,提供了部分电力,从而大大缓解夏季用电高峰时电网的压力。
燃气轮机联合循环发电机组发展概况及特点
根据有关资料统计，截⽌到1996年底，我国已安装燃⽓轮机总量为4100MW，联合循环发电机组的容量占490MW。
1997～1998年期间新增加燃⽓轮机22台，其中联合循环发电机组为18台，新增容量为1607MW。
由于燃⽓轮机联合循环发电机组是燃⽓轮机、发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供热式蒸汽轮机(抽汽式或背压式)共同组成的循环系统，它是将燃⽓轮机作功后排出的⾼温乏烟⽓通过余热锅炉回收转换为蒸汽，送⼈蒸汽轮机发电，或者将部分发电作功后的乏汽⽤于供热。
常见形式有燃⽓轮机、蒸汽轮机同轴推动⼀台发电机的单轴联合循环，也有燃⽓轮机、蒸汽轮机各分别与发电机组合的多轴联合循环。
主要⽤于发电和热电联产，燃⽓轮机联合循环机组具有以下独特的优点：①发电效率⾼：由于燃⽓轮机利⽤了布朗和朗肯⼆个循环，原理和结构先进，热耗⼩，所以，联合循环发电效率⾼达60％，⽽燃煤电⼚(0.75～600)MW机组发电效率仅20％～42％。
②环境保护好：燃煤电⼚锅炉排放灰尘很多，⼆氧化硫多，氮氧化物为200PPM。
燃机电⼚余热锅炉排放⽆灰尘，⼆氧化硫极少，氮氧化物为(10～25)PPM。
⑧运⾏⽅式灵活：燃煤电⼚，仅只能作为基本负荷运⾏，不能作为调峰电⼚运⾏。
燃机电⼚，不仅能作为基本负荷运⾏，还可以作为调峰电⼚运⾏；燃机为双燃料(油和天燃⽓)时，还可以对天然⽓进⾏调峰。
④消耗⽔量少：燃⽓⼀蒸汽联合循环电⼚的蒸汽轮机仅占总容量的1／3，所以⽤⽔量⼀般为燃煤⽕电的1／3，由于凝汽负压部分的发电量在全系统中⼗分有限，国际上已⼴泛采⽤空⽓冷却⽅式，⽤⽔量近乎为零。
此外，甲烷(CH4)中的氢和空⽓中的氧燃烧还原成⼆氧化碳和⽔，每燃烧1m3天然⽓理论可回收约1.53kg⽔，每公⽄可回收2.2kg⽔，⾜以满⾜电⼚⾃⾝的⽤⽔。
⑧占地⾯积少：由于没有了煤和灰的堆放，⼜可使⽤空冷系统，电⼚占地⼤⼤节省，占地仅为燃煤⽕电⼚的10％～30％，节约了⼤量的⼟地资源，这对地少⼈多的中国⾮常重要。
燃气轮机在热电联产工程中的应用状况分析
２ ．Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｈｕ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｃｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ３ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ｇ ａ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ２ １ ｓ ｔ ｃ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｙ ａ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｎ ｌ ｏ ｎ ｇ ｅ ｒ ｐ ｅ ｒ ｉ ｏ ｄ ｏ ｆ ｔ ｉ ｍｅ ． Ｔｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ
机 的发 展 现 状 及 其 在 热 电联 产 工 程 中的应 用 ， 简述 了联 合 循 环 和 简 单 循 环 燃 气 轮 机 电 厂 的 基 本 组 合 方 式 ， 并
列举 了目前应用在 热电联 产工程 中的几种主要 的燃气轮 机 ． 阐述 了燃 气轮机 相对 于常规 火电机 组 的优 点 ， 分 析 了影响燃气轮机 在热 电联 产工程 中推 广的 因素 ， 并对我 国燃 气轮机的发展前景进行 了展望 ．
ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｂ ｒ ｉ ｅ ｆ ｌ ｙ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ， ｎ ａ ｍｅ ｌ ｙ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｇ ａ ｓ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ
燃气轮机特性
小型化燃气轮机具有体积小、重量轻、启动速度快等优点，适用于分布式能源、移动电源、 船舶等领域。
通过采用先进的制造技术和优化设计，小型化燃气轮机的性能和可靠性得到了显著提升，满 足了不同领域的需求。
05
燃气轮机未来展望
燃气轮机在新能源领域的应用
燃气轮机工作原理
燃气轮机的工作原理基于牛顿第三定律，即作用力和反作用力相等。当 转，进 而产生机械能。
压气机首先吸入空气并将其压缩，然后燃料在燃烧室中与压缩空气混合 并燃烧，产生高温高压气体驱动涡轮旋转。
最终，涡轮通过轴将机械能输出，可以用于驱动发电机或各种机械装置。
与柴油机、蒸汽轮机等其他类型的发动机相比，燃气轮机具有更短的启动时间，能 够快速达到额定功率。
快速启动的燃气轮机适用于需要频繁启停的应用场景，如调峰电站、备用电源等。
运行可靠
燃气轮机采用精密的控制系统和 高效的冷却系统，能够在高温、
高压等极端条件下稳定运行。
燃气轮机的零部件相对较少，结 构简单，降低了故障发生的概率。
持续发展。
清洁化
随着环境保护意识的日益增强，燃气轮 机的清洁化发展成为了必然趋势。
通过采用先进的排放控制技术和清洁燃 料，如氢气、生物质等，燃气轮机的排 放污染物得到了有效控制，符合日益严
格的环保标准。
清洁化的燃气轮机在减少环境污染、应 对气候变化等方面具有重要意义，有助
于推动全球绿色能源转型。
小型化
燃气轮机特性
目 录
• 燃气轮机简介 • 燃气轮机性能特点 • 燃气轮机与内燃机的比较 • 燃气轮机发展趋势 • 燃气轮机未来展望
01
燃气轮机简介
天然气冷、热、电三联供系统简介
天然气冷、热、电三联供系统简介1、背景天然气是洁净能源，在其完全燃烧后及采取一定的治理措施，烟气中NOx等有害成分远低于相关指标要求，具有良好的环保性能。
美国有关专家预测如果将现有建筑实施冷、热、电三联供(Combined cooling heating and power，简称CCHP)的比例从4%提高到8%，到2020年CO2的排放量将减少30%。
2、概念与优势燃气冷、热、电三联供简单地说即为：天然气发电、余热供热、余热制冷。
相比于常规供能燃煤发电、燃气供热、电制冷，具有能源梯级利用，综合能源利用率高；清洁环保，减少排放CO2，SO2；与大型电网互相支撑，供能安全性高的优势及对燃气和电力有双重削峰填谷作用。
以天然气为燃料的动力装置，例如燃气轮机、燃气内燃机、斯特林发动机、燃料电池等，在发电的同时，其排放的余热被回收，用于供热或驱动空调制冷装置，如吸收式制冷机或除湿装置等，这种以天然气为燃料，同时具备发电、供热和供冷功能的能源转换和供应系统，就是天然气冷、热、电联供系统。
相比传统的集中式供能，天然气冷、热、电三联供系统是建立在用户侧的小型的、模块化的能源供给系统，避免了长距离能源输送的损失，为能源供应增加了安全性、可靠性和灵活性。
3、天然气冷、热、电三联供分类天然气冷、热、电三联供系统应用于商业、工业等各个领域，一般分为楼宇型和区域型两种。
楼宇型冷、热、电三联供系统，规模较小，主要用于满足单独建筑物的能量需求(如医院、学校、宾馆、大型商场等公共设施)。
单独建筑物一天内的负荷变化较大，会出现高峰或低谷的情况，而系统的运行需要不断进行调整，与负荷需求相匹配。
因此，楼宇型冷、热、电三联供系统对设备的启停机及变工况运行性能有较高的要求，同时在系统集成方面，发电设备、热源设备、蓄能设备之间的优化设计以及与电网配合的优化运行模式也十分必要。
区域型分布式冷、热、电三联供系统主要应用于一定区域内的由多栋建筑物组成的建筑群。
燃气轮机冷热电联产技术分析
燃气轮机冷热电联产技术分析摘要：任何一个企业或家庭，对于能源的需求都是多样的，需要电力、采暖热力、空调制冷、生活热水，炊事燃气等等。
这些需求在传统工业社会中是通过明确的社会分工，由各个专业企业分别加以解决。
但是最大的问题是能源利用效率低、设备使用效率低，从而带来资源和资金的浪费，以及环境污染的加剧等。
本文主要探讨的就是关于燃气轮机冷热电联产技术的剖析。
关键词：燃气轮机；冷热电联产技术引言：世界各国的能源环境专家普遍认为：应将需求供应整合优化，实现能源和温度对口梯级利用，就近供能减少中间环节损耗，这将是解决问题的最好手段。
燃气轮机热电联产系统既可以单独使用，承担给一栋大楼或一个小区同时提供热、电两种能量的任务；更可作为分布式电源的一种，以一个子系统的身份和其它的分布式电源一起在分布式能源系统中发挥作用。
毫无疑问，以小型或微型燃气轮机为主要动力装置的分布式热电联产系统必将具有很大的发展潜力。
1.燃气轮机热电联产系统的工作原理1.1燃气轮机发电机组的工作原理热电联产系统按照功能可以分成两个子系统：动力系统（发电）和供热系统（供暖、热水、通风等）。
动力系统处于联产系统的顶端，通常根据动力系统确定联产系统所采用的技术。
联供技术的采用取决于许多因素，包括：电负荷大小、负荷的变化情况、空间的要求、热需求的种类及数量、对排放的要求、采用的燃料、经济性和并网情况等。
以燃气轮机为原动机的分布式联产系统的主要原动机又可以分为两类：小型燃气轮机和微型燃气轮机。
下面分别介绍其工作原理。
1.1.1燃气轮机发电机组的工作原理（1）工作原理燃气轮机是以气体作为工质、把燃料燃烧时释放出来的热量转变为有用功的动力机械。
它由压气机、燃烧室和透平等部件组成。
空气被压气机连续地吸入和压缩，压力升高，接着流入燃烧室，在其中与燃料混合燃烧成为高温燃气，再流入透平中膨胀做功，压力降低，最后排至大气。
由于加热后的高温燃气做功能力显著提高，燃气在透平中的膨胀功大于压气机压空气所消耗的功，因而使透平在带动压气机后有多余的功率带动发电机转动。
燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统的比较讲解
中图分类号:TU995文献标识码:A文章编号:1000-4416(2005)01--04
ComparisonBetweenGasEngineandsins
ZUO(KeyLabofHeatTransferUniversityofTechnology,
,China)
・39・
第1期 煤气与热力 第25卷
MW;燃气轮机简单循环系统104座,平均装机容量9.0MW;燃气轮机联合循环系统27座,平均装机容
由图1可知,此功率下燃气内燃机的发电效率高于燃气轮机10个百分点以上。随着负荷率的降低,两者发电效率均呈下降趋势,且下降的幅度大致
相同。对于余热利用(最终烟气排放温度为120℃),燃气轮机的余热利用效率明显高于燃气内燃机,其中燃气轮机的余热利用效率随着负荷率的降低而降低,而燃气内燃机的余热利用效率随着负荷率的降低有上升趋势。这是因为当原动机负荷率减小时,燃气轮机的进口空气流量基本保持不变,其烟气出口温度随负荷率减小而降低;而燃气内燃机的进口空气流量随负荷率减小而减小,出口烟气温度反而呈上升趋势。因此,尽管两者在额定工况下具有大致相同的热电总效率,燃气内燃机具有比燃气轮机更好的部分负荷特性。显然,对于那些冷热负荷波动较大的终端,形式,但其余热有一(温度为90～99℃),只能用于供热或作为单效吸收式制冷机组的热源,而且该部分热量份额较大,通常占ห้องสมุดไป่ตู้余热量的1/3～1/2。燃气轮机的余热品位较高,烟气温度一般为450～600℃
・40・
第1期 左 政,等:燃气内燃机与燃气轮机冷热电联产系统的比较 第25卷
状态参数。
环保效益是以天然气为一次能源的冷热电联产系统的一个优势,在相同发电量下,燃气内燃机的
燃气轮机冷热电联供系统分析
燃气轮机冷热电联供系统分析摘要:利用燃气轮机发电的联供系统是各国家目前普遍使用的方式之一。
利用燃气轮机发电，冷热电负荷不同，选择的形式、方案也不尽相同。
关键词：分布式能源、燃气轮机、梯级利用、以电定热中图分类号： tu996.2文献标识码：a 文章编号：目前，以天然气为主要燃料的新型分布式能源技术设备和冷热电联产系统，将能源利用和环保标准提高到一个全新的层次。
这种新型能源将从根本上改变传统的发电、供热、供冷互相分离的能源利用模式。
燃气轮机冷热电联产系统中，燃气轮机在发电的同时，回收利用其烟气的余热制冷或制热，实现在能的梯级利用基础上的冷热电联产，从而达到节能目的。
在冷热电联产系统中，燃气轮机不仅仅是动力设备，还是热的提供者。
笔者调查了国内外主要品牌的燃气轮机的相关余热特性，发现燃气轮机的排气温度都比较高，均具有很好的可用性。
例如，索拉透平公司，是全球工业燃气轮机行业的知名企业，也是美国排名前50强的出口企业。
其生产的“水星”mercury 50燃气轮机，排气温度可达到377℃,taurue60燃气轮机，排气温度可高达到510℃;国内青岛汽轮机厂生产的rf0221燃气轮机，排气温度可达到454℃, rf0391燃气轮机，排气温度可达到532℃.在制定和选择以燃气轮机作为原动机的冷热电联产系统集成方案时,应充分考虑燃气轮机的额定工况及变工况特点。
燃气轮机的余热温度高,使得余热的回收利用方式更为灵活,能够满足各种不同的冷热需要。
因此，对冷热负荷较大的用户，选择以燃气轮机作为冷热电联产能源利用方式具有潜在优势。
笔者通过调查国内外部分运行的冷热电联产系统发现，集成方式多种多样，根据需要选择性也相对灵活，主要方式包括：燃气轮机-锅炉并联、燃气轮机-余热锅炉型、燃气-蒸汽联合循环型、燃气轮机-直燃机型、燃气轮机-湿空气型等等。
具体应用方式如下：1、燃气轮机+余热锅炉+蒸汽型双效溴化锂吸收式冷水机组此系统是一种“以电定热”的余热应用方式。
浅析内燃机的冷热电三联供运行优化
0引言目前，世界各国政府正在推行与传统能源体系不同的新能源体系，积极筹备相关的立法工作，及时完善各方面设施。
人们对新兴的能源系统有以下一系列要求[1]：①超高的环保能力；②能够大幅提高能源效率；③便于实施现代化管理；④智能化实时调整能源分配；⑤燃料复合使用；⑥系统结构小型化。
冷热电联供系统也被称为CCHP系统，主要是由燃气内燃机、吸收式制冷机、蓄能装置、余热回收装置、电锅炉以及电制冷机等组成的，能够对能源进行梯级利用[2]。
和分供系统相比，具有环境污染低以及能源利用率高等众多优点。
而要想对该系统的优点进行全面发挥，就必须对系统结构进行优化配置，然而从现阶段该系统的优化配置情况来看，系统的各个模块比较独立，没有对电能上网售电进行全面考虑。
因此对于研究人员来说，应该重新对CCHP 系统进行审视，在此基础上提高它的优化配置效果。
1试验本文使用由试验任务组构建的测试台，系统在三种不同的发电功率下测试：10kW，9kW和8kW。
第一个是设计工况，后两个是变化工况。
我们要对这三种工况进行测试，分析并提出普适性的优化意见。
表1-表6是三种输出功率测得的数据。
根据以上测量数据，本文将分为内燃机，余热回收部分（烟水交换，水-水交换），电动压缩机及整个系统4个层面进行分析。
1.1内燃机的性能分析关于内燃机性能的分析利用公式（1）来计算。
（1）根据表7数据，10kW时内燃机效率基本在29%左右。
9kW时内燃机效率基本在35%左右。
8kW时内燃机效浅析内燃机的冷热电三联供运行优化贲志亮（淮浙煤电有限责任公司凤台发电分公司，淮南232131）摘要:以内燃机为关键部件的冷热电联产目前在全球范围内具有非常广阔的发展前景和应用潜力。
为了全面而深入的研究内燃机冷、热、电联供系统的一些问题，探索变工况时冷、热、电联供系统的运行规律特性，本文依托10kW内燃机冷、热、电联供系统的试验台，在设计工况（10kW）、变工况（9kW、8kW）下进行实验研究冷、热、电联供系统的运行规律特性，实现变工况运行的优化。
燃气轮机热电冷联产系统的优化设计与运行
燃气轮机热电冷联产系统的优化设计与运行摘要：一个优化的联产系统应该充分考虑用户负荷需求变化、外部气象条件、能源价格以及联产设备性能，并对能源系统进行优化选择。
对燃气轮机热电冷联产系统进行优化设计能够较好地保证其运行效益，如果不能够做到这一点，就可能会导致能源、成本出现消耗的情况，甚至无法发挥系统的真正作用，所以需要对相关问题进行研究，尤其是在国内缺乏相关研究的情况下，必须要填补国内研究的空白。
本文分析了燃气轮机热电冷联产系统的优化设计与运行问题。
关键词：燃气轮机；热电冷联产系统；优化设计能源、环境问题已经日益成为制约我国经济可持续发展的一个瓶颈，分布式冷热电联产系统以它的节能、经济、环保和供能可靠等特性，在我国有着广泛的发展前景。
对联产系统的能源用户，特别是对建筑能源用户，其终端负荷需求随季节、昼夜和使用时间呈现多周期的变化规律，因而对联产系统的设计提出了严格的要求。
近年来，燃气轮机热电冷联产系统正在国内外得到越来越广泛的应用，为了充分发挥它的作用，必须在优化其运行的基础上合理地确定系统的规模与组成形式。
一、冷热电联供系统冷热电联供系统（CCHP）是以天然气为燃料，同时具备发电、供热和制冷（或除湿）功能的能源转换和供应系统，其采用的动力装置包括内燃机、燃气轮机、斯特林机和燃料电池等。
火力发电效率一般为 30%-40%，内燃机、燃气轮机的发电效率分别为35%-41%、20%-50%。
CCHP 系统能源利用率高，为70% 以上，大型机组可达 80%-90%，最高可达 95%；同时 CCHP 项目还具有节能减排、供电可靠、调度灵活、能缓解电网压力等优点。
二、分布式冷热电联产面临的问题随着我国能源、环境问题的日益凸现，我国的分布式冷热电联产系统刚刚起步，其应用、推广和发展还有一段较长的路要走。
根据我国分布式冷热电联产系统的发展状况来看，在系统实际的设计和运行过程中，存在以下一些问题：l、用户终端负荷的准确预测。
M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统的热电特性
M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统的热电特性摘要：为了提高能源利用效率，提高经济效益和环境效益，燃气蒸汽联合循环热电联产系统已受到广泛的关注，目前国内大部分的联合循环机组均要求热电联供，为工业用汽或城市采暖提供蒸汽。
本文介绍了三菱重工M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统及其特点，分析了供热设计条件下该系统的热电负荷特性，供工程设计和电厂运行参考。
关键词：M701F4燃气轮机；联合循环；热电联供燃气蒸汽联合循环电站由于效率高、排放少、启动快等优点，在我国电力装机中所占的比例逐年增加。
燃气轮机单机容量的增大使得燃气蒸汽联合循环电站已由单一的调峰功能向热电联供的应用方向发展。
特别是在北方人口聚集的地区，采暖对热能需求量大且集中、环保要求严格，燃气轮机联合循环热电联供系统的高效、低排放优势更为显著。
M701F4型燃气轮机具有效率高、出力大、运行稳定、可靠性高等优点。
M701F4 “一拖一”联合循环热电联供系统，其配套的汽轮机高中压转子与低压转子之间采用SSS离合器联接，汽轮机可以背压运行，使系统的供热能力达到了目前燃气蒸汽联合循环电站的最高水平。
本文介绍了M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统特点，并基于供热设计条件，测算了不同燃气轮机负荷时，一台燃气轮机运行和单台燃气轮机运行状况下系统的热电特性。
一、M701F4燃气轮机“一拖一”联合循环热电联供系统该系统由一台M701F4型燃气轮机拖一台发电机，一台汽轮机拖一台发电机组成，主要目的是用于区域采暖和供电。
M701F4燃气轮机是在M701F3机型的基础上，采用M701Ｇ等机型成熟先进的技术进行优化后而得到的机型，其效率和出力都有了大幅度的提升。
其配套的汽轮机为高中压合缸、两缸两排汽凝汽式汽轮机。
供热抽汽口设在高中压缸与低压缸之间的连通管上。
SSS离合器的使用是该系统最显著的特点。
SSS离合器脱开时汽轮机的低压缸解列，高中压缸以背压模式单独运行；SSS离合器啮合时低压缸与高中压缸串联运行，汽轮机可以纯冷凝模式运行或通过控制进入热网加热器的蒸汽量以抽凝模式运行。
燃气轮机在热电联产工程中的应用状况分析
燃气轮机在热电联产工程中的应用状况分析摘要：燃气轮机在很长一段时期之内都是能源高效转换以及洁净利用系统当中最关键的动力装备。
其从上个世纪的30年代诞生，经过不断地发展以及优化，当前阶段的燃气轮机相对比较完善。
和传统的主要以煤作为燃料的蒸汽机进行对比，燃气轮机的优势表现在重量轻、体积小并且效率高，更重要的是，对其的应用不会对生态环境造成过于严重的污染。
本文主要对燃气轮机在热电联产工程中的应用状况进行分析和探讨。
关键词：燃气轮机；热电联产工程；应用引言：燃气轮机主要能够划分为三个类型，分别为工业型、重型以及航改型。
其中重型燃机的特点主要表现在其零件重量高，大修周期长，通常情况下其的应用寿命能够达到10万个小时以上，其最重要的作用和意义就是能够有效满足公共电网的具体需求。
燃气发电机组可以实现在无外界电源的条件下灵活启停，其机动性的表现较为突出，将其应用到电网中可以有效地带动尖峰负荷，同时其也能够被当做紧急备用电源进行应用，为电网运行的长期性、稳定性以及安全性提供有效的保障，因此在当前阶段的应用非常广泛。
1.燃气轮机在热电联产工程中的应用方式对于当前阶段的燃气轮机在热电联产工程中的应用来说，其通常包含了两个方面的形式，一种形式为燃气轮机联合循环热电厂，另外一种形式则为燃气轮机简单循环热电厂。
前者的主要组成内容可以划分为四个部分，分别为燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉以及发电机。
从燃气轮机排出的相应高温烟气会和余热锅炉中的换热器进行换热，从而产生高温高压的水蒸气，所产生的水蒸气到蒸汽轮机当中推动叶片做工，从而推动发电机发电。
而蒸汽轮机所产生的排汽以及一些经过蒸汽轮机而进行做功完成之后的相应抽气，其一般都会应用在供热方面，在当中的主要形式为：燃气轮机以及蒸汽轮机同轴推动一台发电机的单轴联合循环；燃气轮机以及蒸汽轮机同轴会推动自身的发电机多轴联合循环，对于单轴燃气轮机联合循环电厂来说，其的规模通常是比较大的。
基于此，通常情况下电厂规模比较小的热电联工程，其在多轴的燃气轮机联合循环机组方面的应用更加常见一些。
工程热力学燃气轮机联合循环的特点及其热力学分析
工程热力学燃气轮机联合循环的特点及其热力学分析燃气轮机是一种高效率、高功率密度和适用范围广的热力装置，可广泛应用于电力、航空、航天等领域。
在工程热力学中，燃气轮机联合循环被广泛研究和应用，其具有以下几个主要特点及其热力学分析。
一、工程热力学燃气轮机联合循环的特点1. 高效性：燃气轮机联合循环具有高效率的特点。
通过燃气轮机与蒸汽轮机的联合运行，可以充分利用燃气轮机排放的高温废气，提高热能的利用率。
燃气轮机的高温排气可以直接供给蒸汽轮机，产生额外的功率输出，大大增加了系统的总效率。
2. 灵活性：燃气轮机联合循环具有较高的运行灵活性。
由于燃气轮机和蒸汽轮机是独立的装置，可以分别进行调节和控制，根据实际需要对两者进行协调运行，提高系统的灵活性和可调性。
3. 低污染排放：燃气轮机联合循环还具有低污染排放的特点。
燃气轮机的燃烧过程相对较为完全，排放的氮氧化物和二氧化硫等污染物含量较低，使得联合循环系统的环境影响较小。
二、热力学分析1. 燃气轮机分析燃气轮机是联合循环系统中的主要能量转换设备。
其工作过程可以通过热力学分析进行详细描述。
首先是燃气轮机的空气压缩过程，通过压缩机将空气压缩至相应压力，使其进入燃气轮机的燃烧室。
接下来是燃气轮机的燃烧过程，通过燃料喷射和点火，燃烧室内的燃料与空气混合并燃烧，产生高温高压气体。
然后是燃气轮机的膨胀过程，高温高压气体进入轮叶机组，推动轮叶旋转并输出功率。
最后是燃气轮机的排气过程，利用废气余热进行热回收，产生高温高压蒸汽或提供给其他能量转换设备。
2. 蒸汽轮机分析蒸汽轮机是联合循环系统中起辅助能量转换作用的设备，其工作过程也可以通过热力学分析进行详细描述。
首先是蒸汽的产生过程，利用燃气轮机的高温排气进行余热回收，在燃气轮机废气锅炉中产生高温高压蒸汽。
接下来是蒸汽的膨胀过程，高温高压蒸汽进入蒸汽轮机的轮叶机组，推动轮叶旋转并输出功率。
最后是蒸汽的排放过程，在蒸汽轮机出口处将低压蒸汽排出，完成蒸汽轮机的工作。
燃气轮机与联合循环(第2课 联合循环的类型及特点 )
三、燃煤型联合循环
➢增压流化床联合循环
➢整体煤气化联合循环
四、联合循环形式的发展
➢ 一般：燃机初温低(排气温度也低)→ 宜采用：补燃余热锅炉型 或 增压锅炉型
➢ 具体：燃机初温<1250℃→补燃余热锅炉型 或增压锅炉型
燃机初温>1250℃→余热锅炉型
➢ 目前燃机初温已达1300℃∼1500℃
→余热锅炉型已成为主流机型
（1）该系统用效率不超过40%的单循环，轻易实现了效率57% 的联合循环，复杂性没有提高。这表明联合循环确实高效。
（2）前已述及，余热锅炉型联合循环中，汽轮机的功率一 般占30%～35%，该题目很好地印证了这一点。
二、各组成设备对联合循环的影响
（1）燃机、汽机、余热锅炉中的一个效率有变化时，
联合循环的效率如何变化？
（1）不设给水回热加热系统 （2）除氧器与余热锅炉或凝汽器合为一体
旁通烟囱？ 蒸汽旁路？
➢热效率与功比率
（1）热效率：
燃机轴功
cc
Pgt Pst Qf
燃料热
汽机轴功
（2）功比率（蒸/燃功率比）
Scc
Pst Pgt
➢热效率与功比率的表达式
Qf gt Qf
1 gt h Qf
1 gt h st Qf
特点：其汽轮机功率一般占30~35%。
➢补燃余热锅炉型
燃料
燃料
9
4
8
1 2B 3
7
G
C
GT HRSG 6
G
5
ST
10 CC
11 P
T
2 1
a
3
燃气轮机 可用能
4
12 9
5
7
能源与动力工程中燃气轮机制冷性能分析研究
能源与动力工程中燃气轮机制冷性能分析研究燃气轮机是一种常用的能源转换装置，被广泛应用于能源与动力工程中。
其高效性和可靠性使其成为了现代工业中的关键设备之一。
而燃气轮机制冷作为燃气轮机的一种应用，对于能源的有效利用和环境的保护都具有重要意义。
本文将对燃气轮机制冷的性能进行深入分析研究。
首先，我们需要了解燃气轮机制冷的基本原理。
燃气轮机制冷利用了燃气轮机的高温废气作为热源，通过工质的循环流动来实现制冷效果。
一般采用的工质是制冷剂，常见的有氨、氟利昂等。
在制冷过程中，工质通过蒸发和冷凝过程，吸收和释放热量，实现对空气或者其他物体的制冷。
其次，燃气轮机制冷的性能分析包括两个方面：制冷性能和能源利用性能。
首先是制冷性能。
制冷性能是指燃气轮机制冷系统的制冷量和制冷效率。
制冷量是制冷系统在单位时间内所能提供的冷量，单位一般为千瓦或者万千瓦。
制冷效率是指制冷系统在制冷运行过程中所能保持的稳定制冷效果。
要提高燃气轮机制冷的制冷性能，可以从以下几个方面进行优化。
首先是提高燃气轮机系统的效率。
燃气轮机的效率直接影响到废气的温度和流量，进而影响到制冷系统的热源能量。
通过提高燃气轮机系统的热效率和机械效率，可以提高制冷性能。
优化燃气轮机的热工参数，改进燃气轮机的燃烧过程和热交换效果，降低系统的热损失，可以有效提高制冷性能。
其次是选择合适的制冷剂和循环工质。
制冷剂的选择要考虑到制冷剂的性质和环境保护要求。
合适的制冷剂可以提高制冷效率和制冷量。
循环工质的选择要考虑到循环杂质的排除和工质流动的稳定性。
通过合理选择制冷剂和循环工质，可以提高制冷性能。
再次是考虑系统的优化布局和运行控制策略。
优化布局可以减少系统的压降和热损失，提高制冷效果。
合理的运行控制策略可以保持系统的稳定运行状态，提高制冷效率和运行稳定性。
通过控制参数的优化和系统的自动化控制，可以提高制冷性能。
其次是能源利用性能。
能源利用性能是指燃气轮机制冷系统在能源转换过程中能够有效利用能源的能力。
小型燃气轮机CCHP系统变工况性能入口加热调控研究
步确定为燃气轮机的适用温度 － ３０ ~ ４５ ℃ ꎮ
阀门完全关闭时ꎬ环境空气不与低温烟气混合ꎬ
直接进入压气机ꎬ系统以常规方式运行ꎬ燃气轮机变
工况仅通过控制燃烧室燃料流量实现ꎮ
各设备额定工况下参数及分产系统的参数取值
见表 １ꎬ混合加热器混入的烟气比例 χ 定义如下式
所示:
χ
＝
ｍｍｉｘ ｍｇａｓ
(１)
������
＝ ｃ１ ������Ｇ２ｃ
������
＋ ｃ２ ������Ｇｃ
分布 式 冷 热 电 系 统 中ꎬ 采 用 小 型 燃 气 轮 机 ＯＰＲＡ１６ 作为动力核心ꎬ用于驱动发电机发电ꎬ燃机 以恒转速运行ꎬ使用 ＧａｔｅＣｙｃｌｅ 软件模拟燃气轮机变
工况下热力性能ꎬ模型中压气机特性曲线采用文献
[２３] 方法计算ꎬ压气机压比、效率与流量、转速的比
折合参数关系如下:
πቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｃ
１. ３１２
４ ６７７
电网效率 ηｇｒｉｄ / ％ ３３
分产系统 锅炉效率 ηｂｏｉｌｅｒ / ％
８０
电压缩制冷机系数 ＣＣＯＰｅ ４. ５
１. １. ３ 冷热模式运行条件 根据 ＧＢ ５０７３６￣２０１２ 规定ꎬ民用建筑舒适性空
调室内温度为 ２４ ~ ２６ ℃ ꎬ冬季集中采暖室内温度为 １６ ~ ２０ ℃ ꎮ 分布式冷热电联供系统在环境温度达 到 ２５ ℃ 及以上时候ꎬ以制冷模式运行ꎻ在环境温度 低于 １５ ℃ 时候以供暖模式运行ꎮ １. ２ 小型燃气轮机变工况模型
１ 冷热电联产系统及燃气轮机入口 加热
１. １ ＣＣＨＰ 系统流程及新型调控方式 １. １. １ 系统介绍
图 １ 所示为典型 ＣＣＨＰ 系统ꎬ燃气轮机驱动发 电机发电ꎬ满 足 用 户 电 负 荷ꎬ 吸 收 式 机 组 供 应 用 户 冷、热负荷需求ꎬ吸收式机组低温烟气向环境排放ꎬ 图中虚线框所示为入口混合加热装置ꎮ 夏季制冷工 况下ꎬ吸收机组以制冷模式运行ꎬ冬季供热工况下ꎬ 吸收机组以供热模式运行ꎮ １. １. ２ 入口混合加热主动调控
燃气轮机特性
二、带动具体负载时的性能
1、恒速负载
特点是转速不随输出功率的大小而变，始终在设 计转速下运行，即沿压气机的no线运行。
2、变速负载
螺旋桨负载是一种典型的变速负载。 它的一个主要特点是在部分负荷下n下降，空气 流量q下降，下降且较快。
O O b
1、恒速负载 b 单轴 nc = nT = nL= n0=n
非常复杂（三大件+负荷）
二、研究目的
分析燃气轮机机组各部分相互联系、相互
制约的变化规律，从而掌握燃气轮机的变 工况过程及其特性。
（1）为设计新机组提供选择方案的依据 （2）为用户提供变工况性能曲线。
基本要求及性能指标
基本要求:
保证在各种负荷下机组能够经济 地、可靠地运行，同时有较强的 适应外界负荷变化的能力。
性能指标:
1．经济性
满负荷、部分负荷、 低速、启动等
机组的效率或耗油率不因功率下降而极度恶化； 机组的负荷特性曲线变化得平坦些。
2．稳定性
在各种负荷下，压气机不喘振、涡轮不超温、燃烧 室不熄火；机组能稳定可靠地运行。
3．加载性
机组功率能及时适应外界负荷变化的需要。
三、负荷特性
二、分轴燃气轮机的性能曲线网 和平衡运行带
3、机组的运行区
、
* T3* T3max
nc ncm ax
nPT nPT max
但不受压气机喘振的限制。
、
M≤Mmax
运行区：宽广，nPT = 0~nPTmax。
因而很适宜于带动转速变化范围很大的负载，克服了单轴机 组的不足，这是分轴燃气轮机的一个显著优点。
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η = 2.745w − 2.816w2 + 1.071w3
式中 η为发电效率；N 为功率；f 为燃料量；w 为比
功；T 为排气温度；下标 0 为设计工况，数字为流
程中各点；上标“−”为折合参数。
目前冷热电联产系统在中国还存在不能向电网
售电的问题，只能采用“并网不上网”的形式，因
此为对输入能量进行有效利用，通常采用“以热(冷)
KEY WORDS: Thermal power engineering; CCHP; Gas turbine; Part-load; Storage system
摘要：利用单轴恒速燃气轮机典型变工况计算方法和余热锅 炉考虑换热系数的变工况计算方法，对冷热电联产系统的变 工况进行了分析：高负荷时联产系统有明显的节能优势；但 随负荷的降低，优势不断减少；在负荷降低到一定程度之后 已经不如参照系统性能。为改善系统全工况性能，可将联产 系统与蓄能技术有机结合。依靠对某建筑典型夏、冬季全天 冷、热负荷供应进行分析，可以看到蓄能的使用使联产系统 的节能率在较高基础上进一步得到提高。
ABSTRACT: Utilizing the typical analytical solution of single shaft constant rotating speed gas turbine and considering the variation of heat transfer coefficients of HRSG, the CCHP part-load performance is analyzed. In higher load, the CCHP owns obvious saving energy potential. With the decrease of the load, the advantage is reduced; and its performance is worse than traditional systems after the load is low enough. To improve CCHP all-operation performance, the phase change storage system and the potential storage system are combined with CCHP. Through the simulation of some building all-operation heating and cooling demands in winter and summer, respectively, it is found that the utilization of storage systems makes FESR of CCHP be increased in all-operation.
发电机 透平
压气机
排气 4
供冷 余热型溴化锂机组
余热锅炉
排气 5
排气 6
供热
图 1 燃气轮机冷热电联产系统示意图
Fig. 1 Scheme of CCHP with gas turbine
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26
不同工况联产系统的输入、输出变化见图 3。 图中 C 为制冷量；H 为供热量。随功率 N 的降低， 燃气轮机发电效率将有所降低，因此燃料量的下降 速度较发电功率下降得慢。制冷系统和供热系统的 进口烟温下降速度较快，出口烟温也略有降低，虽 然排气量略有增加，但变化不大。因此负荷降低时 供热、制冷量减少；在负荷降低过程中，功率的下
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第4期
冯志兵等： 燃气轮机冷热电联产系统与蓄能变工况特性
27
输入、输出相对值 性能变化率
降速度最快，燃料量其次，相对而言，供热、制冷 量下降较慢。当燃气轮机达到空载时，仍然存在一 定量的排气，此时仍将有制冷量和供热量输出。
2 燃气轮机冷热电联产系统
2.1 燃气轮机冷热电联产系统简介
应用于冷热电联产系统的燃气轮机多为小型机
组，这种形式的机组主要为单轴恒速燃气轮机，排
气温度一般在 400~550℃之间，可用余热锅炉或余
热型溴化锂机组回收高温排气中的余热。图 1 为目
前常用的燃气轮机冷热电联产系统流程图，图中的
天然气
空气
燃烧室
定电”的方式运行，电力负荷的联产系统中余
热回收装置。当燃气轮机负荷变化时，由于排气量
和排气温度的变化，联产系统可以提供的冷、热量
也将发生变化。本文中余热锅炉仅用于供暖，输出
的是热水，不产生蒸汽。在余热锅炉换热过程中，
换热器两侧的工质分别为排气和液态水，换热系数
系统 动力系统* 制冷系统 供热系统
参数
输入燃料/kW 输出功率/kW 发电效率/% 额定制冷量/kW 能量利用系数/%
节能率/% 额定供热量/kW 能量利用系数/%
节能率/%
数值 12205 4040 33.1 6882 89.5 31.0 6931 89.9 41.6
注：未考虑环境温度对燃气轮机参数的影响。
对于联产系统通常使用节能率 BFESR 进行评估
BFESR = ( fre − fco ) / fre 式中 fre、fco 分别为参照系统和联产系统的燃料量。
随负荷的波动，联产系统不会稳定在某个工况。 为了对联产系统全工况进行评估，仍采用节能率概 念，不过需要考虑不同时间段负荷的不同，即
∫ ∫ BFESR,tot = [ fre (t) − fco (t)]dt / fre (t)dt
布式能源系统的一个主要发展方向，由于节能、环 保、可增加用户电力可靠性等诸多优点，在国内外 已得到广泛重视[2]。这种系统主要应用于建筑能源 领域，而建筑能源需求中的冷、热需求通常随气温 的变化而变化，因此冷热电联产系统一般为变工况 模式运行。文献[3-4]对于冷、热负荷的变化有所研究， 但它们关注的主要是设备容量的优化配置。
2.3 冷热电联产系统变工况案例 为对图 1 所示系统的变工况性能进行进一步说
明，选择 ST40 型机组作为联产系统动力子系统[7]， 溴化锂机组选择双效机组。对于直燃型溴化锂机组， 机组出口排气中热量被排向环境，因此制冷系数中 的“输入热量”采用燃料热值。本文采用的余热型 机组，机组出口排气中热量也被释放到环境中，因 此制冷系数的“输入热量”也取机组进口处排气焓 值(0℃时排气焓值为 0kJ/kg)。根据目前溴化锂机组 水平，制冷工况额定负荷时排烟温度取为 180℃， 制冷系数为 0.82。供热工况时因为供热温度只有 60℃，余热锅炉额定工况排烟温度可取为 100℃。
第 26 卷 第 4 期 2006 年 2 月
文章编号：0258-8013 (2006) 04-0025-06
中国电机工程学报 Proceedings of the CSEE
中图分类号：TK123 文献标识码：A
Vol.26 No.4 Feb. 2006 ©2006 Chin.Soc.for Elec.Eng.
随功率的降低，燃气轮机排气温度和流量将有 所变化，图 2 为制冷系统和供热系统进、出口烟温 以及排气流量变化情况。燃气轮机从额定负荷降到 到 5%额定负荷时，排气温度从 544℃降到 262℃； 相对应，溴化锂机组的出口烟温从180℃降低到 142℃， 余热锅炉的出口烟温从 100℃降低到 63℃，二者的 下降速度相对比较平缓；排气量则由 1 增加到 1.13 左右。
T/K
G
800
G
1.1
600
T4
T5
1.0
400
T6
_ 0.9
0
0.2 0.4
0.6
0.8
N
图 2 不同负荷排气温度及排气量变化
Fig. 2 Temperature and flux of gas in part-load
1.0
0.8
0.6
0.4
C H
N
0.2
f
0
_
0
0.2 0.4 0.6 0.8 N
大多数情况下冷热电联产系统处于变工况运行 模式，部分负荷下联产系统的性能对联产系统的发 展至关重要。为此，本文对采用单轴燃气轮机的冷 热电联产系统在不同负荷下的热力学性能进行了分 析。由于变工况运行模式将使联产系统的性能恶化， 随着蓄能系统效率和可靠性不断地提高，可以考虑 通过蓄能来解决冷、热能的供需不平衡问题，从而 改善联产系统性能。
关键词：热能动力工程；冷热电联产系统；燃气轮机；变工 况；蓄能
1 引言
随着我国经济社会的快速发展，人们越来越关 注能源系统的环境问题[1]。冷热电联产系统作为分
基金项目：国家自然科学基金项目（90210032）。 Project Supported by National Natural Science Foundation of China (90210032)．
中国电机工程学报
第 26 卷
溴化锂机组和换热器分别在夏季和冬季各自独立工
作，用于制冷和供热。
2.2 燃气轮机冷热电联产系统变工况计算方法
特定型号燃气轮机变工况特性曲线很难得到，
本文燃气轮机变工况采用典型变工况计算方法[5]
η
=
3.18N
−
4.69N
2
+
3
3.69N
− 1.18 N
4
f = 0.288 + 0.624N + 0.088N 2
常规分产系统被广泛采用，并被选为参照系统。 目前中国火电厂平均发电效率为 33.3%，输变电损 失为 8.1%[8]；压缩式空调性能差异较大，本文制冷 系数按 5.0 考虑；供暖广泛采用锅炉，锅炉供热效 率为 90%。联产系统额定工况下参数汇总见表 1。