基于LNG和生活垃圾多能互补的综合能源系统性能研究

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为响应国家能源消费结构改革及“双碳”目标的号召,合理处理日益增长的生活垃圾产量问题,实现资源的回收利用,本文提出了一种以清洁能源液化天然气(LNG)和生活垃圾为互补能源的多联供综合能源系统。本文选取某95000人大型社区为研究对象,结合提出的综合能源系统进行全年逐时仿真模拟及全年符合需求预测,旨在解决农村社区化进程中能源输送形式不足等问题,实现生活垃圾的回收利用、提高资源回收利用率。本文首先通过文献阅读法,收集生活垃圾组分物理化学特性的数据点,并对其归一化处理,最终获得一种符合研究对象所属区域的垃圾组分特性;在此基础上探究生活垃圾分类处理前后其组分变化并确定生活垃圾的总产量、分类后用于焚烧及发酵的总产量,以此为输入燃料特性;其次,对研究对象进行负荷预测,并根据冷热电逐时负荷预测结果,确定系统运行基础工况;基于电站仿真模拟软件EBSILON建立垃圾焚烧锅炉、垃圾发酵模块、LNG多联供系统及溴化锂吸收式模块等子系统并将LNG及生活垃圾作为输入燃料;接着在子系统搭建的基础上,耦合构建生活垃圾及LNG为互补能源的多联供综合能源系统,并对系统耦合点进行寻优,优化系统设计方案;最后,在最优设计方案的基础上,基于生活垃圾处理策略及多联供系统的两大基础运行策略(以电定热及以热定电),制定系统6种全年运行策略,利用数据处理软件MATLAB对接EBSILON实现对系统基于社区负荷需求的全年逐时仿真运行,探究6种策略全年运行下来系统的整体经济性、热经济性及节能减排能力,确定最佳运行策略。结果表明系统在策略3和策略6,即以电定热和以热定电,垃圾分类,厨余垃圾供冷季集中发酵,其余可燃物垃圾供热季集中焚烧的处运行策略较好,此时系统的年度热效率及经济性均较为出色。为分析最优策略下本文系统较其他多联供系统的优异性及节能潜力,本文将以清洁能源液化天然气(LNG)和生活垃圾为互补能源的多联供综合能源系统与其他多联供系统及传统多联供方式进行对比。与其他多联供系统对比,分析最佳策略下系统全年逐时运行效率,结果表明本文提出系统典型工况较其他多联供系统热效率更高;与传统热电联产供能对比,系统在策略3和策略6下运行时,节能率分别为20.304%及12.498%。
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