冷热电联产系统
燃气冷热电三联供系统分类
按照供应范围三联供可以分为区域型和楼宇型两种 1区域型系统 主要是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域, 设备一般采用容量较大的机组,还要考虑冷热电供应 的外网设备,往往是需要建设独立的能源供应中心。 2楼宇型系统 是针对具有特定功能的建筑物,如写字楼、商厦、医 院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统,一般 仅需容量较小的机组,机房往往布置在建筑物内部, 不需考虑外网建设。
能量梯级利用概念
经过能源的梯级利用使 能源利用效率从常规发 电系统的40%左右提高 到80%左右,大量节省 了一次能源。能源梯级 利用示意如图:
系统工作原理
锅炉燃烧产生的高温高 压蒸汽进入蒸汽轮机推 动涡轮旋转,带动发电 机发电,发电后的余热 从蒸汽轮机中的抽汽进 入蒸汽制冷机制冷,同 时一部分进入热交换器 采暖或提供卫生热水。
燃气冷热电三联供的发展 国际:由于天然气分布式能源可以达到很高的能量利用效 率,所以在国外发展非常迅速。从上个世纪70年代末期开 始发展,到现在美国已经有6000多座分布式能源站,仅大 学校园就有200多个。英国只有5000多万人口,但是分布式 能源站就有1000多座。英国女王的白金汉宫、首相的唐宁 街10号官邸,都采用了燃气轮机分布式能源站。 20多年来,丹麦国民生产总值翻了一番,但能源消耗却未 增加,环境污染也未加剧。其奥妙之一就在于丹麦积极发展 冷、热、电联产,提倡科学用能,扶植分布式能源,靠提高 能源利用效率支持国民经济的发展。目前丹麦没有一个火电 厂不供热,也没有一个供热锅炉房不发电,将冷、热、电产 品的分别生产,变为高科技的冷、热、电联产,使科学技术 变成生产力。x
3.具有良好的经济性 根据美国的调查数据, 采用冷热电三联供系统 分布式能源,写字楼类 建筑可减少运营成本 12%,商场类建筑可减 少运营成本11%,医院 类建筑可减少运营成本 21%,体育场馆类建筑 可减少运营成本32%, 酒店类建筑可减少运营 成本23%。 美国不同类型建筑采用 分布式供能系统运行成 本比较见右图
燃气冷热电三联供市场分析
1.国内支持发展冷热电三联供 2004年9月国家发改委向温家宝总理提交《国家 发展改革委关于分布式能源系统有关问题的报 告》,其中明确提到:2020年经济相对发达地区 天然气发电装机达6000万千瓦,将研究支持天然004年9月13日上海市出台沪发改能源(2004) 18号文件,其中提出了一系列的鼓励措施:
5.增强建筑物能源供应的安全性 冷热电三联供系统安装、运行相对比较简单、便捷,可以大幅 度提高建筑物用能的电力供应安全性。尤其对于学校、医院等 本来就需要备用电源,采用三联供可以兼做备用电源。 随着我国能源形势日益严峻,电力供应的安全性已经凸现,美 国、日本、英国等国相继出现的“大面积停电”造成的严重负面 影响已经给我们敲响了警钟。
北京市: 2008年城市建筑面积将达到5亿平方米,其中商业建 筑、公共建筑面积应在1.5亿平方米以上。如果其中 的6000万平方米建筑中使用燃气为动力的空调,将 使夏季电负荷减少约200万千瓦,还可以进行日天然 气电力调峰约200万千瓦和提高夏季天然气用量; 估算到2010年北京大型燃气--蒸汽联合循环热电厂与 小型分布式能源实现冷热电三联供的装机将达250万 千瓦。
天然气对中国来说,是珍贵的一次性能源,不能把它 与煤等同,细粮必须精吃,它主要应该用于解决各大 城市的环境问题,用来解决巨大的电力峰谷差,用来 生产高附加值的二次能源和产品; 天然气除了替换冬季燃煤采暖,也应该用于夏季制冷, 发展均衡的季节性用户,建立一个良好的市场结构。 发展区域性的天然气热电联供和分布式冷热电联供, 才是天然气的最佳利用方式。
4.具有良好的环保效益 天然气是清洁能源,燃气发 电机均采用先进的燃烧技术, 燃气三联供系统的排放指标 均能达到相关的环保标准。 根据美国的调查数据,采用 冷热电三联供系统分布式能 源,写字楼类建筑可减少温 室气体排放22.7%,商场类建 筑可减少温室气体排放34.4%, 医院类建筑可减少温室气体 排放61.4%,体育场馆类建筑 可减少温室气体排放22.7%, 酒店类建筑可减少温室气体 排放34.3%。
系统简介: 冷热电联产是热电联产技术与制冷技术的结合, 是一种建立在能量梯级利用概念基础上,将制冷、 制热(包括供暖和供热水)及发电过程一体化的 总能系统。 其最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利 用,温度比较高的、具有较大可用能的热能用来 被发电,而温度比较低的低品位热能则被用来供 热或是制冷。这样做不仅提高了能源的利用效率, 而且减少了碳化物和有害气体的排放,具有良好 的经济效益和社会效益。
2.对燃气和电力有双重削峰填谷作用 我国大部分地区冬季需要采暖,夏季需要制冷。大量的空调用 电使得夏季电负荷远远超过冬季,一方面给电网带来巨大的压 力,另一方面造成冬季发电设施大量闲置,发电设备和输配设 施利用率降低。 北京为例,电力供应2002年夏季峰值用电负荷达824万千瓦, 而冬季峰值只有580万千瓦。夏季峰值是冬季峰值的1.4倍,并 且负荷差逐年加大。燃气使用的高峰则出现在冬季。目前50% 以上的天然气消费量用于冬季采暖,而夏季天然气最大日使用 量仅为冬季约1/9,造成夏季天然气管网的利用率极低,还需 要设法储存。 采用燃气三联供系统,夏季燃烧天然气制冷,增加夏季的燃气 使用量,减少夏季电空调的电负荷,同时系统的自发电也可以 降低大电网的供电压力
燃气冷热电三联供系统特点
1.能源综合利用率较高
由于冷能、热能随传输距离的增大,损耗加大;在目前技术水 平下集中供电方式发电效率虽然最高可以达到40%-50%,但是 由于距离终端用户过远,其余50%-60%的能量很难充分利用; 而冷热电三联供由于建设在用户附近,不但可以获得40%左右 的发电效率,还能将中温废热回收利用供冷、供热,其综合能 源利用率可达80%以上。另外,与传统长距离输电相比,它还 能减少6-7%的线损; 从能量品质的角度看,燃气锅炉的热效率虽然也能达到90%, 但是它的最终产出能量形式为低品位的热能,而三联供系统中 将有35%左右的高品位电能产出。电能的作功能力是相同数量 热能的2倍以上,所以三联供系统的综合能源利用效率比燃气 锅炉直接燃烧天然气供热高得多;
3.三联供在中国具有广阔市场前景 根据国家发展改革委员会编制的《2010年热电联产发 展规划及2020年远景目标》: 把(冷)热电联产作为采暖地区大气环境治理的重要 手段; 把(冷)热电联产作为提高发电效率的重要措施; 把(冷)热电联产作为降低供热煤耗,提高供热效益 的重要措施; 在具备条件的地区积极发展各种小型天然气冷热电三 联产等独立供能系统;
我国:虽然热电联产在我国已经广泛应用,但是 小型燃气冷热电三联供的应用尚处于起步阶段, 而且主要集中在上海、北京、广州等地。在相关 政府部门和专业公司的推动下,国内已经建成了 几个三联供项目,其中影响较大的有北京燃气集 团指挥调度中心,浦东国际机场等三联供系统。 根据浦东机场项目的经济性分析,在三联供系统 合理配置,运行时间足够的情况下,每年可以为 用户节省大量的运行费用。当然,也有对三联供 技术认识不足而失败的案例,如上海黄浦医院三 联供项目失败。上海闵行医院三联供项目延误多 年。
2.具有可靠的技术保障
在国外冷热电三联供系统已应用了二十多年,经过多 年的技术改进,已形成了规范的技术体系,设备制造 技术也已成熟。不论是发电机组部分还是余热回收机 组部分在国内外都有商品供应。 三联供技术、建设和运用管理经验已被国内的专业公 司所掌握。上海浦东机场和北京燃气大楼等项目的成 功已为三联供项目的建设和管理培养了技术队伍,积 累了丰富的经验.国内的一些专业公司已具备了独立完 成项目的策划、设计、建设、调试和运营管理的能力。 根据一批冷热电三联供项目的成功经验,结合国外资 料,上海已经出台了相关技术规范《分布式供能系统 工程技术规程》。
世界上很多国家都非常重视冷热电三联供的发展,制定了一系列 相关的鼓励政策,日本规定三联供项目的上网电价高于火力发电; 法国对于三联供项目投资给予15%的政策补贴;美国加州采用法 律规定来保证冷热电三联供项目的并网权;美国正在积极发展高 效利用能源的小型冷热电三联供,现有冷热电三联供系统110余 座,美国能源部规划2005年要建立200个示范点;2010年20%的 新建商用、写字楼类建筑物使用小型冷热电三联供;2020年50% 新建商用、写字楼类建筑采用小型冷热电三联供。 日本由于资源比较缺乏,所以对三联供研究十分重视。目前,日 本三联供系统是仅次于燃气、电力的第三大公用事业,到2000年 底已建冷热电三联供系统1413个,平均容量477kW,广泛应用于 医院、办公楼、宾馆及其它一些综合设施当中进行区域冷热供应。 在欧洲,2000年时丹麦、芬兰和荷兰等国冷热电三联供的发电量 都已超过该国总发电量的30%,澳大利亚、德国、葡萄牙和意大 利等国冷热电三联供也都有较大的比例