电力系统优化软件：AspenTech Aspen Plus二次开发_（6）.AspenTechAspenPlus案例研究与实践.docx

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AspenTechAspenPlus案例研究与实践

案例研究1：热电联产系统优化

案例背景

热电联产（CombinedHeatandPower,CHP）系统是一种高效的能源利用方式，通过同时生产电力和热能，提高了能源利用效率。在工业应用中，CHP系统广泛应用于化工、造纸、食品加工等行业。本案例将通过AspenPlus软件对一个典型的CHP系统进行优化，包括热电联产系统的设计、模型建立、参数优化和性能分析。

系统描述

假设我们有一个小型CHP系统，该系统包括一个燃气轮机、一个余热锅炉和一个蒸汽轮机。燃气轮机产生的高温烟气通过余热锅炉生成蒸汽，蒸汽再驱动蒸汽轮机发电。系统的主要目标是最大化电力和热能的总输出，并最小化燃料消耗。

模型建立

燃气轮机模型

输入参数：燃料流量、燃料成分、空气流量、环境温度等。

输出参数：电力输出、高温烟气流量和温度。

余热锅炉模型

输入参数：高温烟气流量和温度、给水流量和温度。

输出参数：蒸汽流量和温度、热水流量和温度。

蒸汽轮机模型

输入参数：蒸汽流量和温度。

输出参数：电力输出、冷凝水流量和温度。

热负荷模型

输入参数：热水流量和温度。

输出参数：热负荷满足情况。

AspenPlus建模步骤

创建项目

打开AspenPlus软件，创建一个新的项目。

选择合适的物性方法，例如Peng-Robinson(PR)方法。

定义流程

在流图中添加燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机和热负荷设备。

连接各个设备，形成完整的流程。

输入参数

在燃气轮机模块中输入燃料流量和成分、空气流量、环境温度等。

在余热锅炉模块中输入高温烟气流量和温度、给水流量和温度。

在蒸汽轮机模块中输入蒸汽流量和温度。

在热负荷模块中输入热水流量和温度。

设置模型

选择合适的模型类型，例如燃气轮机可以选择GT模型，余热锅炉可以选择HEATX模型，蒸汽轮机可以选择TURB模型，热负荷可以选择HEAT模型。

在每个模块中设置具体的模型参数。

运行仿真

保存模型，运行仿真。

检查各设备的输出结果，确保仿真收敛。

代码示例

以下是一个简单的AspenPlus模型脚本示例，用于定义燃气轮机、余热锅炉和蒸汽轮机的连接关系和参数设置。

*AspenPlusModelforCHPSystem

*Version:1.0

*Author:[YourName]

*Date:[TodaysDate]

*DefineStreams

STREAMFUEL

COMPFUEL

FLOW1000*kg/h

TEMP25*C

PRES1*atm

COMPN20.079*Mole

COMPO20.209*Mole

COMPCH40.712*Mole

STREAMAIR

FLOW20000*kg/h

TEMP25*C

PRES1*atm

STREAMGT_OUT

FLOW10000*kg/h

TEMP600*C

PRES1*atm

STREAMSTEAM

FLOW5000*kg/h

TEMP500*C

PRES1*atm

STREAMCONDENSATE

FLOW5000*kg/h

TEMP100*C

PRES1*atm

*DefineUnits

UNITGT

INFUEL,AIR

OUTGT_OUT

MODELGT

*InputParameters

FUEL_FLOW1000*kg/h

AIR_FLOW20000*kg/h

EFF0.9*Fraction

*OutputParameters

POWER2000*kW

UNITHEATX

INGT_OUT,WATER

OUTSTEAM,HOT_WATER

MODELHEATX

*InputParameters

HEAT_RECOVERY0.8*Fraction

*OutputParameters

STEAM_FLOW5000*kg/h

HOT_WATER_TEMP150*C

UNITTURB

INSTEAM

OUTPOWER,CONDENSATE

MODELTURB

*InputParameters

STEAM_FLOW