冷熱電三聯(lián)供綜合闡述

1、一、冷熱電三聯(lián)供概念：  冷熱電聯(lián)產(chǎn)是指使用一種燃料，在發(fā)電的同時將產(chǎn)生的余熱回收利用,做到能源階梯級利用； 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)一般由動力系統(tǒng)、燃氣供應系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等組成。 按燃氣原動機的類型不同，分為燃氣輪機聯(lián)供系統(tǒng)和內(nèi)燃機聯(lián)供系統(tǒng)。    與傳統(tǒng)的擊中式供電相比，這種小型化、分布式的供能方式?？梢允鼓茉吹木C臺使用率提高到85以上。一般情況可以節(jié)約能源成本的3050以上；    由于使用天然氣等清潔能源，降低了二氧化硫、氨氧化物和二氧化碳等溫室氣體的排放量，從而實現(xiàn)了能

2、源的高效利用與環(huán)保的統(tǒng)一，減低了碳排放。   二、 冷熱電三聯(lián)供技術(shù)優(yōu)點    1、系統(tǒng)整體能源利用效率非常高；    2、自行笈電，提高了用電的可靠性；    3、減少了電同的投資；    4、降低了輸配電網(wǎng)的輸配電負荷；    5、減少了長途輸電的輸電損失；    6、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟高效、安全可靠。 &#

3、160; 三、 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)與傳統(tǒng)制冷技術(shù)的對比優(yōu)勢    （1）、使用熱力運行，利用了低價的”多余能源”；    （2）、吸收式冷水機組內(nèi)沒有移動件，節(jié)省了維修成本；    （3）、冰水機組運行無噪音；    （4）、運行和使用周期成本低；    （5）、采用水為冷卻介質(zhì)，沒有使用對大氣層有害的物質(zhì)。四、采用冷熱電聯(lián)供的意義 1. 實現(xiàn)能量綜合梯級利用，提高能源利用效率 具

4、有發(fā)電、供熱、制冷、能量梯級利用等優(yōu)勢，年平均能量的綜合利用率高達8090 圖4.6-2 燃氣熱能的梯級綜合利用流程關(guān)系示意圖2.集成供能技術(shù)，系統(tǒng)運行靈活可靠 三聯(lián)供系統(tǒng)是供冷、供熱、供電的技術(shù)集成，設(shè)備優(yōu)化配置，集成優(yōu)化運行，實現(xiàn)既按需供應，又可靠運行。3.用電用氣峰谷負荷互補，利于電網(wǎng)、氣網(wǎng)移峰填谷 對于電網(wǎng)、氣網(wǎng)，負荷峰谷差越小，越有利于系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、節(jié)能運行。五、冷熱電聯(lián)供的使用條件 天然氣近似為一種清潔能源，燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)為主要的應用形式。 1.應具備的能源供應條件（1）保證天然氣供應量，并且供氣參數(shù)比較穩(wěn)定；（2）燃氣發(fā)出的電量，既可自發(fā)自用，亦可并入市電網(wǎng)運行，燃氣發(fā)電

5、停止運行時又可實現(xiàn)市電網(wǎng)供電；（3）市電網(wǎng)供電施行峰谷分時電價；（4）電網(wǎng)供電難以實施時，用戶供電、供冷、供熱負荷使用規(guī)律相似，用電負荷較穩(wěn)定，發(fā)電機可采用孤網(wǎng)運行方式。 孤網(wǎng)運行的聯(lián)供系統(tǒng)，發(fā)電機組應自動跟蹤用戶用電負荷；并網(wǎng)運行的聯(lián)供系統(tǒng)，發(fā)電機組應與公共電網(wǎng)自動同步。2. 應具備的聯(lián)供負荷條件（1）燃氣輪發(fā)動機的總?cè)萘?5MW;（2）用戶全年有冷、熱負荷需求，且電力負荷與冷、熱負荷使用規(guī)律相似；（3）聯(lián)供系統(tǒng)運行時間不宜小于3500h。3能源站站址條件（1）宜靠近供電區(qū)域主配電室，供冷、供熱半徑不宜太大；（2）便于與市政燃氣管道連接，入站燃氣管道壓力符合相關(guān)規(guī)定；（3）燃氣發(fā)電機設(shè)置在地

6、下層或首層時，單臺容量3MW; 設(shè)置在屋頂時，單臺容量2MW.（4）應符合環(huán)保、防爆、防火等要求。 4.能效條件（1）符合能效指標規(guī)定 燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的年平均能源綜合利用率應70。 年平均能源綜合利用率=年輸出能量（冷、熱、電）/年輸入能量（燃氣熱量） ×100 年平均能源綜合利用率=(3.6W+Q1+Q2)/BQL ×100（2）配置指標要求燃氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的年平均余熱利用率宜60。年平均余熱利用率=（年余熱供熱量+年余熱供冷量）/（排煙溫度降至120可利用熱量+冷卻水溫度降至85可利用熱量） ×100 5. 工程技術(shù)條件 設(shè)

7、計、施工、驗收、和運行管理應符合燃氣冷熱電三聯(lián)供工程技術(shù)規(guī)程CJJ145的規(guī)定。六、冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)備選擇1.設(shè)計原則（1）按分布式能源站設(shè)計（2）應符合燃氣冷熱電三聯(lián)供工程技術(shù)規(guī)程CJJ145的規(guī)定（3）設(shè)計方案應進行節(jié)能、環(huán)保和技術(shù)經(jīng)濟綜合分析比較優(yōu)化確定（4）設(shè)備擇優(yōu)選配2. 設(shè)備選擇（1）負荷計算（2）形式確定1）根據(jù)燃氣供應條件和冷、熱、電、氣價格經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定2）采用燃氣輪機時，充分利用煙氣余熱3）采用燃氣內(nèi)燃機時，充分利用煙氣、缸套水余熱4）采用微型燃氣輪機發(fā)電機發(fā)電量小，功率一般300Kw。采用回熱循環(huán)，發(fā)電效率可達30，排煙溫度200300，宜采用補燃或加電制冷；5）系

8、統(tǒng)運行方式的確定宜采用發(fā)電機組與市電并網(wǎng)方式；根據(jù)冷熱負荷規(guī)律及數(shù)量，綜合考慮冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運行時間；系統(tǒng)運行時，用電負荷應大于發(fā)電機組的最低運行負荷，余熱應能充分利用；發(fā)電產(chǎn)生的余熱未能保證全部被利用，宜設(shè)置輔助放熱裝置；（3）發(fā)電設(shè)備的選擇1）如采用并網(wǎng)運行，按基本用電負荷確定發(fā)電容量；如采用孤網(wǎng)運行方式，發(fā)電容量應滿足所帶電負荷的峰值需求；2）以冷(熱) 定電的系統(tǒng)，發(fā)電機組按滿足基礎(chǔ)空調(diào)負荷欠負荷匹配，并網(wǎng)運行約為最大負荷的5070；峰值冷(熱)負荷采用配置其他供冷(熱)設(shè)備取得，不足電力從電網(wǎng)補充。3）應保證系統(tǒng)運行期間較高的余熱利用率；4）確定是否需要設(shè)置燃氣壓縮機；5）常用燃氣

9、發(fā)電機組的特點 燃氣發(fā)電機組類型：燃氣輪機驅(qū)動發(fā)電機和內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機和微燃機驅(qū)動發(fā)電機等。性能 機組燃氣輪機內(nèi)燃機微燃機容量范圍（kW）5002500021000028300發(fā)電效率203825451232余熱來源400650煙氣400600煙氣，80110缸套水，4065潤滑油冷卻水250650煙氣所需燃氣壓力（MPa）1.02.20.20.40.8NOx排放水平（ppm）65300（無控制時）250500（無控制時）825特點發(fā)電效率較低，高溫煙氣大，余熱利用空間大發(fā)電效率高，高溫煙氣較少，余熱利用空間大容量小，發(fā)電效率低，煙氣余熱量回收范圍大，污染物排放少（4）余熱利用設(shè)備的選擇1）余

10、熱利用設(shè)備的容量不應低于發(fā)電機組滿負荷運行是產(chǎn)生的余熱量，根據(jù)余熱溫度和用戶使用冷熱負荷相關(guān)要求確定。 補充冷熱源設(shè)備可選用吸收式冷（熱）水機組、壓縮式冷水機組、熱泵、鍋爐等；必要時采用蓄冷、蓄熱裝置；2）當主要為空調(diào)冷、熱負荷時，聯(lián)供系統(tǒng)余熱利用設(shè)備宜采用吸收式冷（熱）水機組，直接利用煙氣和高溫熱水熱量；當熱負荷主要為蒸汽或熱水負荷時，宜采用余熱鍋爐，將發(fā)電余熱轉(zhuǎn)化為蒸汽或熱水再利用；3）余熱利用設(shè)備不能滿足需求時，由系統(tǒng)輔助冷熱源補充；三聯(lián)供背景    在傳統(tǒng)的供電、供冷和供熱等能源利用方式大規(guī)模的發(fā)展過程中，大電網(wǎng)供電及傳統(tǒng)冷熱供應手段逐漸暴露一些

11、問題，如一次能源利用率低、能源利用結(jié)構(gòu)不合理、熱力系統(tǒng)長距離輸送損耗過大等，現(xiàn)有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性等均不足以應付突發(fā)事件。因此以分布式能源為核心的第二代能源供應系統(tǒng)越來越受到重視。    以德國等為主的西方發(fā)達國家，分布式能源供應系統(tǒng)已經(jīng)成為重要的能源供應系統(tǒng)之一，部分歐洲國家分布式能源供應量達到了國內(nèi)用能總量的10%以上。在國內(nèi)，分布式能源從2001年開始起步發(fā)展，目前在北京、上海和廣州等地已經(jīng)建成了多個示范項目，但前一階段國內(nèi)分布式能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較緩慢，影響其發(fā)展的主要有：    1、前些年天然氣供應量不

12、充足。    2、發(fā)電并網(wǎng)問題沒有得到較好的解決。    3、相對煤電為主的能源供應模式，天然氣作為能源主體缺乏效益。       4、設(shè)計理念偏差，三種能量方式匹配不合理。    5、國產(chǎn)發(fā)電機組技術(shù)不夠成熟，進口設(shè)備投資大，回收期長。    隨著天然氣能源供應充足，國家電網(wǎng)公司分布式能源并網(wǎng)標準的發(fā)布，國產(chǎn)設(shè)備技術(shù)提升，示范項目的運行，匹配設(shè)計逐步完善，部分區(qū)域的

13、相應補貼政策實施，分布式能源系統(tǒng)的經(jīng)濟效益越來越明顯，規(guī)?；l(fā)展的基礎(chǔ)條件逐步成熟。二、系統(tǒng)流程    1、系統(tǒng)主體設(shè)備。    三聯(lián)供系統(tǒng)（CCHP）是分布式能源利用的先進技術(shù)之一，系統(tǒng)主要由燃料供應單元、燃氣發(fā)動機、發(fā)電機、溴化鋰直燃機、熱泵系統(tǒng)（可選）、電力分配單元、終端和中控系統(tǒng)組成。    燃氣發(fā)動機是三聯(lián)供系統(tǒng)的核心，在電力負荷2005000kW功率段，燃氣內(nèi)燃機是最優(yōu)的動力源，其具有功率范圍合適，發(fā)電效率高，啟動時間短，造價相對較低等優(yōu)勢。電力的應用包括獨立負荷

14、、掛網(wǎng)運行和網(wǎng)上售電三種模式。電力負荷在5000kW以上的區(qū)域型（DCHP）三聯(lián)供系統(tǒng)，燃氣輪機更適宜作為原動機，在電力負荷300kW以下時，可以選取微燃機作為動力源，本文重點討論樓宇型三聯(lián)供，以燃氣內(nèi)燃機為核心的系統(tǒng)。    燃氣發(fā)電的余熱利用溴化鋰冷暖直燃機，進行制冷和換熱，直燃機設(shè)計包括三個獨立的發(fā)生器，低溫發(fā)生器的溫度在85度，充分利用燃氣內(nèi)燃機的缸套高溫冷卻水，煙氣發(fā)生器直接利用內(nèi)燃機排出的530度的煙氣，另外可根據(jù)需要設(shè)置一個天然氣補燃器，用于平衡系統(tǒng)冷熱負荷。內(nèi)燃機的45度左右的低溫水用于熱水的供應。   &#

15、160;中控系統(tǒng)動態(tài)的分析系統(tǒng)電力、冷能、熱能以及各種能源的峰谷價格等因素，實時的調(diào)整系統(tǒng)的運行模式，保證系統(tǒng)可靠運行的基礎(chǔ)上實現(xiàn)合理的能源匹配和最高的經(jīng)濟收益。 CCHP系統(tǒng)流程示意圖  2、能量分布。    系統(tǒng)以一次能源天然氣作為基礎(chǔ)能源，通過燃氣內(nèi)燃機將燃料能量的40%左右轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的電能，剩余60%左右的能源，利用直燃機和板式換熱器轉(zhuǎn)化為冷能和熱能，通過合理的配置燃氣內(nèi)燃機的多梯級余熱和溴化鋰直燃機的發(fā)生系統(tǒng)，最高可以利用達45-50%左右，剩余不可利用的一次能源僅占10-15%左右，一次能源利用率（COP）最高

16、可達85-90%。 CCHP系統(tǒng)能量分布圖  3、商務(wù)辦公樓電、冷負荷工況和運行模式圖。     模擬一個商務(wù)公樓的實際負荷條件，依照夏季時電力和制冷同時供應，系統(tǒng)電力部分采用掛網(wǎng)運行的模式，根據(jù)不同時段各類能源價格的不同，按照經(jīng)濟效益最大化原則，負荷工況和運行策略模式為：在電價最低的谷段，發(fā)電機組全部停止運行，系統(tǒng)通過補燃保證少量冷負荷的需求，電價為平段時，發(fā)電和余熱利用基本持平，多余部分的冷負荷依靠補燃，電力為峰段時，機組滿負荷輸出電力，少部分無法利用的余熱采取蓄冰或排放處理。 三、總結(jié)和展望

17、0;   根據(jù)發(fā)達國家的發(fā)展經(jīng)驗，分布式能源是我國未來一定時期的重要能源供應系統(tǒng)，按照我國“十二五|的發(fā)展規(guī)劃，天然氣供應能力將達到2600億立方米，以天然氣為能源的三聯(lián)供系統(tǒng)比例可達到能源系統(tǒng)總量的3-5%，將作為集中能源供應系統(tǒng)的重要補充。    目前分布式能源利用技術(shù)已經(jīng)十分成熟，前期困擾該模式在國內(nèi)實施的問題已經(jīng)大部分得到解決：    1、天然氣供應逐步充足，在北京、上海和廣州等城市天然氣可保證應用，部分沿海和西部城市天然氣已經(jīng)轉(zhuǎn)為買方市場，各大天然氣公司需要競爭銷售。

18、0;   2、2013年2月27日國家電網(wǎng)公司頒布的并網(wǎng)意見，給三聯(lián)供并網(wǎng)提供的前所未有的機遇，允許從用戶側(cè)接入，先自發(fā)自用，余電上網(wǎng)。    3、以北京、上海等為先導的一線城市發(fā)布了補貼標準，如北京三聯(lián)供的天然氣價格為2.28元/m³，相比燃燒鍋爐的2.84元/m³有較大的優(yōu)惠，上海隊每kW三聯(lián)供項目投資給予3000元補貼，濟南、石家莊、西安和青島等城市也正在制定補貼政策，部分區(qū)域三聯(lián)供項目已經(jīng)具備較好的經(jīng)濟效益。   4、經(jīng)過10多年的應用和研究，三聯(lián)供的匹配技術(shù)逐步成熟。