【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(duì)開拓能源利用新模式，推動(dòng)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(dòng)力源的電輸出跟隨用戶電負(fù)荷波動(dòng)，無(wú)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(shí)現(xiàn)能的梯級(jí)利用，從而實(shí)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(lái)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(dòng)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(dòng)力源的調(diào)控靈活性差。常規(guī)動(dòng)力源傳統(tǒng)多采用改變?nèi)剂狭康姆绞絹?lái)調(diào)節(jié)輸出，輸出的熱與電是耦合的，較難實(shí)現(xiàn)熱和電的供需匹配。儲(chǔ)電或儲(chǔ)熱的方式可以實(shí)現(xiàn)熱電解耦，但由于儲(chǔ)和放過(guò)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(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所分布式供能與可再生能源實(shí)驗(yàn)室從改善動(dòng)力源的靈活性角度出發(fā)，圍繞動(dòng)力源(內(nèi)燃機(jī))提出變配氣正時(shí)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(cè)性的SIturb燃燒模型。該燃燒模型能考慮配氣正時(shí)對(duì)燃燒的影響，對(duì)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(duì)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(píng)價(jià)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(shí)的原理如圖2所示，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣門開啟時(shí)刻，來(lái)改變?nèi)紵龝r(shí)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(gè)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)和國(guó)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(shí)調(diào)控原理圖
 

圖3.基于變配氣正時(shí)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(shí)與節(jié)氣門聯(lián)合調(diào)控的供需匹配圖