摘要
热电联产系统消耗一种能源同时生产电能和热能两种品类能源，具有较高能源利用率。家用微型热电联产系统(micro-combined heat and power,m-CHP)安装于用户附近，降低了输配过程中能量损失，进一步提高了能源利用率，被视为降低住宅能耗和二氧化碳排放量的一种能源供给系统。为了分析该系统应用于中国城市住宅的可行性，本文以哈尔滨住宅采暖为例，仿真分析了家用微型热电联产系统的经济、能耗和环境性能。 首先，根据工作日和非工作日的属性划分，设置了住宅采暖设备、用电设备的运行时间，采用DeST软件计算了住宅的电、热负荷。基于TRNSYS软件，建立了额定电功率为4.0kW的内燃机驱动微型热电联产系统模型。 其次，根据需求侧热电比与供给侧热电比的大小关系，基于"以热定电"(following the thermal load,FTL)和"以电定热"(following the electric load,FEL)两种基本运行策略制定了混合运行策略。分析了微型热电联产系统在三种运行策略的电、热输出特性。结果表明，以热定电和以电定热运行时，m-CHP系统在采暖期内运行小时数占比分别为46.58%和27.97%，而混合运行策略则将其在采暖期内运行小时数占比提高至56.96%。 最后，针对微型热电联产系统输出与用户负荷之间的供需不匹配问题，定义了两种补充能量、处理多余能量的方式，即离网模式和基于"区域能源网络"的并网模式。分析比较了系统在两种模式、三种不同运行策略时的能源系统的运行性能，并与传统热电分产系统进行了比较。结果表明，将微型热电联产系统应用于哈尔滨住宅时，离网模式下FTL和混合运行策略的碳排放量低于热电分产系统，其碳减排率分别为28.50%和39.35%；并网模式下FEL、FTL和混合运行策略三种运行策略的运行费用和碳排放量均低于热电分产系统，其经济节约率分别为8.66%、28.67%和27.35%。 本文研究结果为我国北方城市实现高能源利用率、低碳排放率的供暖方式改革提供了依据。
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