【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】分布式供能系統(tǒng)是指將供能系統(tǒng)以小規(guī)模，分散式的方式布置在用戶附近，可獨(dú)立地輸出電、熱或冷的系統(tǒng)。它是直接面向用戶提供多種能量的中小型終端供能系統(tǒng)，對開拓能源利用新模式，推動可再生能源發(fā)展應(yīng)用等具有重要作用。分布式供能系統(tǒng)的用戶多以工業(yè)園區(qū)、孤島偏遠(yuǎn)地區(qū)為主，多采用以電定熱運(yùn)行策略，而動力源的電輸出跟隨用戶電負(fù)荷波動，無法完全保證熱或冷需求的匹配。若采用補(bǔ)燃鍋爐的余熱用于供冷、供熱，則難以實現(xiàn)能的梯級利用，從而實際運(yùn)行中的分布式供能系統(tǒng)全工況效率較低。因此，不論是面向?qū)嶋H應(yīng)用還是未來可再生能源的多能互補(bǔ)分布式供能系統(tǒng)，其供需匹配性及系統(tǒng)主動調(diào)控方法的深入研究具有重要意義。
 

　　分布式供能系統(tǒng)的供需匹配性差，原因之一在于系統(tǒng)或動力源的調(diào)控靈活性差。常規(guī)動力源傳統(tǒng)多采用改變?nèi)剂狭康姆绞絹碚{(diào)節(jié)輸出，輸出的熱與電是耦合的，較難實現(xiàn)熱和電的供需匹配。儲電或儲熱的方式可以實現(xiàn)熱電解耦，但由于儲和放過程存在能量浪費(fèi)，且額外增補(bǔ)的設(shè)備弱化了系統(tǒng)小規(guī)?；蚰K化的配置特點(diǎn)。中國科學(xué)院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實驗室從改善動力源的靈活性角度出發(fā)，圍繞動力源(內(nèi)燃機(jī))提出變配氣正時和節(jié)氣門的聯(lián)合調(diào)控措施(圖1)。該方法在不增加額外設(shè)備的基礎(chǔ)上，提高了系統(tǒng)的變工況性能。
 

　　科研人員構(gòu)建了預(yù)測性的SIturb燃燒模型。該燃燒模型能考慮配氣正時對燃燒的影響，對比研究傳統(tǒng)只有節(jié)氣門調(diào)控措施和聯(lián)合調(diào)控措施對內(nèi)燃機(jī)輸出功率、排煙溫度以及流量和分布式供能系統(tǒng)的功率輸出、制熱(或制冷量)的影響，進(jìn)一步推導(dǎo)了供需匹配性的評價指標(biāo)DM與調(diào)控作用量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。其中，配氣正時的原理如圖2所示，通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣門開啟時刻，來改變?nèi)紵龝r刻，進(jìn)而調(diào)節(jié)排煙溫度。該研究表明系統(tǒng)運(yùn)行范圍從一條線擴(kuò)展為一個區(qū)域，在100%、70%、40%的工況下，可調(diào)制冷量范圍分別擴(kuò)大了2.5%、6.9%、28.9%(圖3)。以北京某一建筑為例，熱、電負(fù)荷如圖4所示，聯(lián)合調(diào)控措施相比于傳統(tǒng)節(jié)氣門調(diào)控，系統(tǒng)供需匹配性提高了9%。
 

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Applied Thermal Engineering上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會和國家自然科學(xué)基金的支持。
 

圖1.調(diào)控策略圖
 

圖2.變配氣正時調(diào)控原理圖
 

圖3.基于變配氣正時與節(jié)氣門聯(lián)合調(diào)控的內(nèi)燃機(jī)輸出特性
 

圖4.基于變配氣正時與節(jié)氣門聯(lián)合調(diào)控的供需匹配圖