分布式供電在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

分布式供電在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

1用電熱電聯(lián)產(chǎn)在加熱設(shè)備的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。將加熱設(shè)備與吸收式冷卻技術(shù)相結(jié)合，以便在制冷量的同時提供能耗和冷能，因此初始容量的熱電聯(lián)供必須基于發(fā)電廠。但隨著分布式供電概念的提出，冷熱電聯(lián)供又得到新的發(fā)展，其中分布式供電是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模（數(shù)千瓦至50MW的小型模塊式)、分散式的方式布置在用戶附近，可獨立輸出電、熱或冷能的系統(tǒng)。與常規(guī)的集中供電電站相比，其輸配電損耗較低甚至為零，可按需要靈活利用排氣熱量（煙氣、蒸汽）實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)或熱電冷三聯(lián)產(chǎn)，提高能源利用率，可廣泛應(yīng)用于同時具有電力、冷熱量需求的場所如商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、工業(yè)園區(qū)、醫(yī)院等，具有較大的發(fā)展?jié)摿?。典型冷熱電?lián)產(chǎn)系統(tǒng)一般包括動力系統(tǒng)和發(fā)電機（供電）、余熱回收利用裝置（供熱）、制冷系統(tǒng)（供冷）等。冷熱電聯(lián)產(chǎn)中制冷機以吸收式為宜，目前常用的是溴化鋰、氨吸收式制冷系統(tǒng)，前者制冷溫度不低于5℃，一般用于舒適空調(diào)；后者則制冷溫度范圍很大，為-10℃～-50℃，除可用于舒適空調(diào)外，還可用于0℃以下的制冷場所。2冷設(shè)備的選擇2.1主要器器等組成吸收式制冷機主要由發(fā)生器、吸收器、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥、溶液泵及溶液熱交換器等組成，如圖1所示。在發(fā)生器中溶液被加熱濃縮后流向吸收器，高溫冷劑蒸汽進(jìn)入冷凝器被冷卻成液態(tài)冷劑，經(jīng)節(jié)流降壓進(jìn)入蒸發(fā)器并吸收冷水中的熱量汽化為低溫冷劑蒸汽，再進(jìn)入吸收器被濃溶液吸收而變?yōu)橄∪芤?，由溶液泵提升至發(fā)生器而完成制冷循環(huán)。2.2單效和雙效型按驅(qū)動能源情況劃分，主要有直燃型、蒸汽型、熱水型、煙氣型等，另隨著太陽能利用研究的深入，又出現(xiàn)了太陽能型，但應(yīng)用不多。⑴直燃型：通過燃料燃燒釋放熱能加熱發(fā)生器完成循環(huán)，根據(jù)燃料種類又分為燃煤、燃油、燃?xì)庑偷?。⑵蒸汽型：利用蒸汽向發(fā)生器提供熱能，根據(jù)蒸汽品位又分為單效和雙效型，它們通常采用的飽和蒸汽壓力分別為0.03～0.15MPa和0.25MPa以上，前者熱力系數(shù)較低，如單效溴化鋰制冷機僅約為0.65～0.7；后者則較高，一般在1.3以上，故最好采用雙效型。⑶熱水型：利用85℃～150℃熱水向發(fā)生器提供熱能，其熱能品位較低，故一般均為單效型。⑷煙氣型：利用高溫?zé)煔饧訜岚l(fā)生器提供。此外，還有將幾種熱源結(jié)合而構(gòu)成的新型式，如“煙氣型+熱水型”形成煙氣熱水型（如圖3），煙氣進(jìn)入高壓發(fā)生器，熱水進(jìn)一步被煙氣余熱加熱后進(jìn)入低壓發(fā)生器，既利用了低溫?zé)崴?，又提高了制冷機的熱力系數(shù)。為適應(yīng)冷熱電聯(lián)供各部分的比例調(diào)節(jié)，還有煙氣補燃型（圖4），即當(dāng)煙氣余熱量不滿足制冷機需要時，采用燃料燃燒補充熱量。2.3冷電補償機的選擇由于模式較多，故往往根據(jù)現(xiàn)有資源數(shù)量、資源品質(zhì)、冷熱電分配比例來加以選用，相應(yīng)地制冷機型式也應(yīng)根據(jù)不同情況確定。蒸汽驅(qū)動熱源該系統(tǒng)是以煤在鍋爐內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓蒸汽進(jìn)入汽輪機推動渦輪旋轉(zhuǎn)而發(fā)電，做功后的乏汽或從汽輪機中抽出部分蒸汽可向用戶提供蒸汽、熱水或作為吸收式制冷機的驅(qū)動熱源（如圖2），它作為最典型的發(fā)電系統(tǒng)型式，適合于熱電廠采用。該模式下蒸汽壓力≥0.25MPa，一般采用蒸汽型雙效吸收式制冷機。動發(fā)電機發(fā)電隨著“西氣東輸”工程的實施和分布式發(fā)電系統(tǒng)概念的引入，以天然氣為燃料的發(fā)電系統(tǒng)開始在生活區(qū)和工業(yè)園中采用。天然氣進(jìn)入燃燒室燃燒后產(chǎn)生高溫高壓煙氣，推動燃?xì)廨啓C發(fā)電機組發(fā)電，送出的煙氣溫度較高（>250℃），可作為煙氣型吸收式制冷機的驅(qū)動熱源（如圖3）。該模式的制冷機一般采用煙氣型吸收式制冷機，有利于提高系統(tǒng)冷熱量輸出比例，煙氣直接驅(qū)動制冷機，減少了設(shè)備初投資，但冷熱電比例不易調(diào)節(jié)。因此，可使用煙氣補燃型吸收式制冷機，當(dāng)燃?xì)廨啓C排出的煙氣熱量低于制冷機需熱量時，機組補燃系統(tǒng)啟動，將燃料直接接入吸收式制冷機燃燒室中燃燒以提供熱量（如圖4），故燃?xì)廨啓C發(fā)電系統(tǒng)制冷機一般選用煙氣型或煙氣補燃型。蒸汽輪機發(fā)電燃?xì)廨啓C排出的煙氣溫度較高，為提高單位燃料的發(fā)電效率，往往將煙氣余熱加以利用，將煙氣作為余熱鍋爐熱源，其產(chǎn)生的蒸汽再驅(qū)動蒸汽輪機發(fā)電（如圖5）。該模式中來自余熱鍋爐和蒸汽輪機的蒸汽向用戶提供蒸汽、熱水或作為吸收式制冷機的驅(qū)動熱源，制冷機一般為雙效或單效蒸汽型吸收式，但設(shè)備投資較高，且有燃?xì)廨啓C和蒸汽輪機兩種機組，運行管理較不便，故已較少采用。煙氣熱水型其工作原理與燃?xì)廨啓C發(fā)電系統(tǒng)基本相同，只是內(nèi)燃機缸套冷卻時產(chǎn)生熱水可利用其余熱，由內(nèi)燃機來的熱水和高溫?zé)煔膺M(jìn)入煙氣熱水型吸收式制冷機，驅(qū)動制冷機向用戶提供冷熱水（如圖6）。為提高冷熱電比例調(diào)節(jié)的靈活性，可使用煙氣熱水補燃型吸收式制冷機。3采暖采暖電聯(lián)供廣州大學(xué)城分布式能源站與廣東LNG項目相銜接，以液化天然氣作為燃料，首先在燃?xì)廨啓C中作功發(fā)電，然后通過對燃?xì)廨啓C排煙熱量的梯度利用，余熱鍋爐中產(chǎn)生高溫蒸汽進(jìn)一步在主汽透平中轉(zhuǎn)化成電能，并抽出一部分溫度稍低的蒸汽作為熱媒通過溴化鋰吸收提供區(qū)域集中供冷，最后還將低溫的煙氣熱量用于生產(chǎn)集中向用戶提供的生活熱水。由于可在每個環(huán)節(jié)綜合利用，不僅降低了用電成本，還具有環(huán)保和價格的雙重優(yōu)勢。分布式能源站還能減少廣州電網(wǎng)負(fù)擔(dān)特別是峰荷負(fù)擔(dān)，與大電網(wǎng)形成互補，大大提高供電安全性和可靠性，即使大電網(wǎng)發(fā)生意外如地震、暴風(fēng)雨等破壞時仍能維持能源供應(yīng)。冷熱電聯(lián)供可實現(xiàn)能源