1.1 选题的目的及意义

全球能源发展经历了从薪柴时代到煤炭时代，再到油气时代、电气时代的演变过程。目前，世界能源供应以化石能源为主，有力支撑了经济社会的快速发展。适应未来能源发展需要，水能、风能、太阳能等清洁能源正在加快开发和利用，在保障世界能源供应、促进能源清洁发展中，将发挥越来越重要的作用。^[1]长期以来，世界能源消费总量持续增长，能源结构不断调整。特别是近20年，世界能源发生了深刻变革，总体上形成煤炭、石油、天然气三分天下，清洁能源快速发展的新格局。作为分布式能源系统的重要发展方向，微型燃机冷热电联供系统(简称MGT-CCHP系统)是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型分布式能源的最佳方式之一。

CCHP（Combined Cooling Heating andPower）系统又称冷热电联产系统，分布式供能系统是指将发电系统以小规模的、分散的方式布置在用户附近，能够独立输出电能、热能和冷能的能源系统。^[2] 分布式冷热电联产系统是能源综合梯级利用的解决方案，总的能源利用率可以达到75%～90%。它以水电、生物能、风能、太阳能、地热能、天然气、垃圾能或工业余热等一切可以产生电或热的资源作为一次能源，将发电系统和供热、供冷系统相结合的小规模、点状分布在用户附近的一种综合供能方式。从而满足用户对热、电、冷等能源的需求。CCHP系统既可使用户自成一个能源供应系统，又可与大电网并网运行，系统具有相对的独立性、灵活性和安全性。CCHP系统可以一台独立运行，又可以多台并联运行，可以满足不同功率负荷的用户需求。

和传统的能量供应方式相比，分布式供能系统具有以下优势^[3]：大幅提高能源利用率，实现了能量的综合梯级利用；能有效减少氮氧化物和二氧化碳等污染气体的排放，有利于环境保护；另外由于分布式供能系统靠近用户端，可以有效地减小能量供应网络的风险性，能有效应对自然灾害和恐怖袭击导致的大规模电力瘫痪^[4]，是对大电网的可靠补充；分布式供能系统可以利用多种形式的能源，如天然气、燃油等常规能源以及太阳能、生物质能、地热能等可再生能源。.为保证能源供应、应对气候异常，实现可持续发展，开发高效的能源系统，提高能源利用效率，减少能源消耗是关键，要降低煤炭消费比重，提高天然气、非化石能源比重，实现能源结构优化[^5]。即要实行科学用能的能源战略，分布式能源系统兼顾节能特性与环保特性，为解决这一问题提供了一个新的思路受到社会各界的广泛关注^[6]。

1.2 国内外的研究现状分析

目前以小型原动机为核心的冷热电联供系统的研究主要集中在设备的研究、系统的综合评价、仿真模拟和配置优化等方面。

1.2.1国外研究现状分析

美国是较早提倡发展冷热电联供系统的国家，商用建筑采用冷热电联供系统的节能效果显著。1999年，美国工业界提出“CCHP创意”和CCHP2020年纲领”，以支持美国能源部的总体商用建筑冷热电联供规划规划，倡导增加综合利用多项技术，包括先进的燃气轮机、微型透平机、先进的内燃气轮机、燃料电池、吸收式制冷机和热泵、干燥及能源回收系统等^[3]。

在日本，分布式发电以热电联产和太阳能光伏发电为主，总装机容量约3600万千瓦，占全国发电总装机容量的13.4%。日本经济贸易产业省(METI)预计到2030年日本热电联产装机容量将可能达到1630万千瓦，接近2006年的2倍。据国际分布式能源联盟(WADE)对日本能源供需前景的预测，到2030年日本分布式发电比重将达到总发电量的20%^[7]。

冷热电联供系统在实际运行中的工况是变化的，因此需要对其全工况下的性能进行研究。在目前的研究中，全工况研究主要是考察原动机在不同发电功率下的系统特性及性能，主要是针对原动机和吸收式制冷机进行全工况下的仿真及实验研究。