﻿ 微型燃气轮机分布式供能系统仿真及性能分析 Simulation and Performance Analysis of Micro Gas Turbine Distributed Energy System

Dynamical Systems and Control
Vol.04 No.01(2015), Article ID:14734,7 pages
10.12677/DSC.2015.41003

Simulation and Performance Analysis of Micro Gas Turbine Distributed Energy System

Yunjiao Gu1, Chaohao Lu2, Li Ouyang1, Yiwu Weng2

1Central Research Institute of Shanghai Electric Group Co., Ltd., Shanghai

2Gas Turbine Institute of Shanghai Jiao Tong University, Shanghai

Email: JoKoo619@hotmail.com

Received: Dec. 30th, 2014; accepted: Jan. 15th, 2015; published: Jan. 22nd, 2015

ABSTRACT

Distributed energy system which combines micro gas turbine and air conditioner has high efficiency, low emission and high flexibility. This paper establishes a distributed energy supply simulation model based on micro gas turbine. We do simulation calculation at the design point and get stable operating parameter. The simulation and analysis of dynamic property are done according to electrical load changes and cooling load changes. The result of simulation can provide the basic data for the design and application of distributed power supply system with micro gas turbine.

Keywords:Micro Gas Turbine, Air Conditioner, Distributed Energy Supply, Dynamic Simulation

1上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海

2上海交通大学燃气轮机研究院，上海

Email: JoKoo619@hotmail.com

1. 引言

2. 系统设计参数

Figure 1. Diagram of micro gas turbine distributed energy supply system

Table 1. Main parameters of system

3. 分布式供能系统建模

3.1. 微型燃气轮机的模型

1) 压气机模型压气机的工作特性与压比、折合转速、折合流量和效率有关，相关模型计算公式如下：

Figure 2. Schematic diagram of recoveried micro gas turbine

3) 燃烧室模型由于燃烧的天然气是混合气体，燃烧室的能量守恒方程为[4] ：

4) 回热器和转子建模回热器热交换方程：

3.2. 吸收式制冷机的建模

1) 发生器模块进入发生器的稀溶液流量为，质量分数为，比焓为，加热量为，离开的冷剂蒸汽量为，比焓，浓溶液量是，质量分数和比焓分别为，相应模型为：

2) 冷凝器模块进入冷凝器的冷剂蒸汽量为，比焓为，冷却水带走的热流量为，流出的冷剂水量为，比焓为，进入冷凝器的热流量为，流出的热流量为，在稳定工况下两者应相等。即：

3) 吸收器模块进入吸收器的热流量为，流出的热流量为，在稳定工况下，二者应相等，即：

4) 蒸发器模块进入蒸发器的冷剂水比焓为，流量为。冷水放出的热流量为，从蒸发器中流出的冷剂蒸汽量为，比焓，进入蒸发器的热流量为，流出的热流量是，在稳定工况下两者应相等，即

4. 分布式供能仿真运行及数据分析

4.1. 仿真运行稳态

4.2. 变工况运行

1) 用户电负荷变化当用户的电负荷发生变化时，通过调节微型燃气轮机的燃料量满足用户电负荷变化要求。与此同时，微型燃气轮机余热发生变化，可以通过调节补燃量保证溴化锂吸收式制冷机运行在设计工况(200 KW)。

2) 用户冷负荷变化当用户的冷负荷发生变化，电用户不变时。可以通过调节溴化锂空调机的燃料补给量来满足用户冷负荷的要求。下面是在2600秒时用户冷负荷从200 KW下降到180 KW时的溴化锂空

Figure 3. Flow diagram of absorption refrigeration machine

Table 2. Steady state parameters of the distributed energy supply

4.3. 变工况数据分析

(a) (b)

Figure 4. Diagram of micro gas turbine dynamic performance; (a) Variation of power and efficiency; (b) Variation of turbine temperature and fuel quantity

Figure 5. Variation of recovery heat and fuel supply quantity

(a) (b)

Figure 6. Variation of dynamic performance of air conditioner; (a) Variation of heat supplementary and fuel quantity; (b) Variation of refrigerating capacity and refrigerant

Figure 7. Variation of air conditioner refrigeration efficiency

5. 结束语

1) 本文针对微燃机——溴化锂空调机分布式供能系统，建立了仿真模型。在设计点处，获得系统稳态运行参数；针对用户负荷变化情况研究了系统的变工况性能。

2) 在用户电负荷变化时，获得了燃机的燃料量、透平入口温度、燃机输出功率以及效率等参数的变化情况。在用户冷负荷变化时，获得了溴化锂空调机利用的总热量、燃料的补燃量、制冷量以及制冷效率等参数的变化情况。

3) 获得的研究数据可以为微燃机——溴化锂空调机分布式供能系统的优化设计提供重要支持。

Simulation and Performance Analysis of Micro Gas Turbine Distributed Energy System. 动力系统与控制,01,17-24. doi: 10.12677/DSC.2015.41003

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