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天然气冷热电三联供分布式能源的发展
扩大燃气使用量,平衡燃气峰谷差,提高燃 气管网使用率
以软件园CCHP项目为例
项目 燃气锅炉+ 电制冷 冬季天然气 耗量 夏季天然气 耗量 总耗量
万m3
峰谷差
142.2
0
142.2
冷热电联产
204.3
130.5
334.8
1.57:1
目前峰谷差超过8:1,管网利用率约为35%,广泛采用三 联供系统可将管网利用率提高到75%
G
1200℃
F
E
500℃
1700℃(?) 1500℃(G) 1430℃(H) 1350℃(F) 1150℃(E) 中温热能
燃机轮机透平
高温烟气
发电机
90℃
电能
余热锅炉
高温蒸汽
排烟 发电机
供电 系统
电能 工业蒸汽
450℃
蒸汽轮机透平
中温蒸汽
180℃
吸收制冷机组
低温热能
中温热水
水蓄 能 卫生热水
制冷 采暖
燃气分布式 风 电 热泵技术 光热技术 光电技术 蓄能技术 燃料电池
多能互补 —智能电网
全球第一个直接利用发电尾气制冷的项目
2001 美国马里兰大学CCHP项目
110℃ 烟气 除湿 33 kW
C60 燃气轮机 天然气 230 kW
BDE6N310 烟气单效冷温水机 310℃烟气 97 kW 制冷 74 kW 制热 90 kW 85m3/h 干燥空气
(单位:兆瓦MWe) 资料来源:国际分布式能源联盟
22
美国能源部制订的CCHP发展目标
2005年: —— 100个示范工程; —— 10%的联邦建筑物采用CCHP 2010年: —— 25%的新建商业/学院采用CCHP —— 4%的已建商业/学院采用CCHP —— 20%的联邦建筑物采用CCHP 2020年: —— 50%的新建商业/学院采用CCHP —— 10%的已建商业/学院采用CCHP
天然气冷热电三联供 分布式能源的发展
一
当前能源形势
存在严重能源危机
我国一次能源可开采期限约为:
煤炭
石油
90年
22年
天然气
52年
能源利用效率低下
我国每公斤标准煤能源产生的国内生产总值
仅为世界平均值的1/5
大电网供电存在的问题
燃煤发电效率低下
火电厂能源利用效率 30-55% 远输线损 7%
三联供系统基本原理-----能源的梯级利用
燃料 高温段1000OC以上 等级
电能
驱动热泵
中温段300~500OC
驱动吸收式制冷机
低温段200OC以下 环 境
除湿 供热 生活热水 排放
废热
分布式能源的能量梯级利用
燃烧温度
分配得当, 各得所需, 温度对口,
空气
H
1400℃
燃气
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高温热能
燃烧室
高温火焰
梯级利用。
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分布式能源发展趋势
以分布式多联供技术为核心,结合可再生能源构建区域“小型化区域 能源网络”,形成多能互补的智能电网(微电网)与智能冷热气网相融 合;
区域型能源系统的优势在于可以引进高效热电机组,实现燃气、电、 热、冷的最优匹配,提高能源利用率;
实现建筑物之间、企业之间的连接和能源共享,有效融入太阳能发电、 太阳热利用、生物质发电、地热利用等,从而有效减低二氧化碳排放
19.7
15.0 14.6
13.0 5.6 0.8 0.8
15.9
图3
180 160 140 120 100 80 60 40 40 20 0
179
2000年日本民用燃气热电项目数量(件)
施 设 用 民 他 其 店 食 饮 宅 住 院 利 福 院 养 疗 施 设 校 学 娱乐 共 公 合 综 所 究 研 馆 宾 楼 公 办 店 商 院 医 冷暖 域 区
吸收式 制冷机
外燃机
会展中心
游泳馆
蓄电 系统
地源热泵
奥运能源展示中心效果图
电 23.2
电厂 电空调
燃料输入 三联供 系统 100
冷 60.7 热水 27
锅炉
燃料 69.7 燃料 45.6 145 燃料 29.9
节能率 31%
奥运能源中心三联供方案制冷工况下节能率
电厂
燃料输入 三联供 系统 100
燃气管网利用率仅30%左右
大量使用电空调
空调电负荷占夏季负荷40%,实际用电量只有6% 为电空调供电的电力设施投资巨大,利用率低
拓展能源供应方式
提倡各种高效能源利用技术,开发可再生能
源,发展分布式能源系统
燃气冷热电三联供系统是对大电网有益的补
充,是一种环保节能的能源供应方式
以三联供为核心的分布式能源系统将成 为城市能源供应的重要组成部分。
电 能
高效节能
冷 能
环保安全
热 能
燃气冷热电联产
热泵 技术 蓄能 技术 太阳 能 风电 技术 燃料 电池 其它 技术
二 燃气冷热电三联供简介
分布式能源简介
“分布式能源”是指分布在用户端的 能源综合利用系统。它将能源系统以小 规模(数千瓦至50MW)、模块化、分散式 的方式布置在用户附近,可独立地输出 冷、热、电三种形式的能源。
电力 60 kW
制冷、制热时效率:82.6%
2004 美国奥斯汀CCHP系统
天然气 15441kW Centaur 50 燃气轮机 组 BE800N514烟气冷温水机 514℃烟气 6967 kW
(制热时 6868kW)
制冷 9302 kW
电力 4430 kW
系统能源效率:74%
美国霍尼韦尔
天然气 17160 kW Taurus 60 燃气轮机 组 514℃烟气 总量 35.4% 2860 kW BE300N514烟气双效冷温水 机
生活热水
综合能源效率:70%~90%
缓解电力短缺、平衡电力峰谷差.每增加
1KW三联供系统相当于为电网减少1.78KW的
夏季电负荷,可为电网减少数百亿投资; 减少电力装机容量,提高地区供电安全性; 降低排放保护大气环境
燃机SO2排放浓度 1.43mg/m3 (国家标准20) NOx排放浓度 51.53mg/m3 (国家标准200)
BZHR100Ⅷ(100*104) Kcal/h * 1 BZHR200Ⅷ(200*104) Kcal/h * 1
北京燃气集团CCHP项目
北京建成项目:
次 渠 燃 气 城 市 接 收 站 综 合 楼
建筑面积0.3万平米
北京燃气集团茨渠门站
微燃机+余热直燃机 微燃机:80KW 余热直燃机:20万Kcal
分布能源技术
内燃机 蓄能装置 冷热电联产
光电
燃料电池 风能
微燃机
燃气冷热电三联供技术简介
燃气冷热电三联供,也叫CCHP(Combined Cooling, Heating &Power),它主要是利用 燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发 电,对作功后的余热进一步回收,用来制冷、 供热和生活热水。
中关村生命医疗园CCHP 项目 大钟寺现代商城CCHP项 目
国贸三期CCHP项目 汽车城CCHP项目
北京建成项目:
燃 气 集 团 调 度 指 挥 中 心
建筑面积3.2万平米
设备选型
发电设备:
卡特彼勒公司燃气内 燃机发电机组: G3508(480 Kw)*1 G3512(725Kw)*1
空调设备: 远大公司余热型空调机 组:
电 20.7 热 83.8
燃料 62.3 155.4
锅炉
节能率 35.6%
燃料 93.1
奥运能源中心三联供方案供热工况下节能率
四 国内外相关鼓励政策
各国制定优惠政策鼓励三联供系统发展
一些国家允许电力并网、多余电力上网销售
美国能源部成立专门机构 ,并要求政府机构首先 推广应用三联供系统 法国对热电联产工程投资给予15%的政策补贴 欧盟制定了强制购买热电联产和可再生能源电量
北京在建项目
1.中关村软件园区:软件园是首都“二四八”重 大创新工程的重点基地项目和北京市软件园群体 的核心和龙头。
北京在建项目
发电机组:1210kw 燃气轮机 X 1 空调机组:300万大卡余热直燃机 X 1 300万大卡标准直燃机 X 1
奥运能源展示中心项目
为体现绿色奥运、科技奥运,我公司联合 能源领域多位院士提议在奥林匹克公园内 建设奥运能源展示中心。
132 102 79 44 15 83 87
125
36 4
43 33
施 设 用 民 他 其 店 食 饮 宅 住 院 利 福 院 养 疗 施 校 设 学 乐 娱 共 公 合 综 所 究 研 馆 宾 楼 公 办 店 商 院 医 暖 冷 域 区
日本东京地区CCHP系统
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日本1985-2006年CHP/CCHP累计装机容量
30℃
环境温度
余热回收换热器
13
发电设备
燃气轮机
余热利用设备
余热锅炉
燃气内燃机
微燃机
北京恩耐特分布能源技术有限公司
余热驱动热泵
发展三联供系统的意义
通过能源的梯级利用,提高能源利用效率
电力(30~50%) 天然气 (100%) 损失(10~20%) 排出高温烟 气(30~60%) 锅炉 (或进直 燃机) 制冷用冷水 采暖用热水
的政策
芬兰给予节能项目补助、征收能源税,实行建筑
节能标准等
丹麦鼓励燃气热电联产的优惠政策
必须将1MW以上的燃煤燃油锅炉改造成天然气热
电联供,热网工程可以从政府得到 30%的补贴