热电冷三联供技术讲座PPT.ppt

建筑热电冷三联供技术,杨文惠 彭秀梅 华丽 伍薇,第一组,contents,概 述,所谓热电冷联产，即在原有以热电厂为热源的集中供热系统基础上，增设吸收式制冷装置，在发电和供热的同时，利用供热汽轮机组的抽汽或背压排汽制冷，以满足空调等城市用冷负荷。热电冷联供系统在供热和制冷时充分利用热电厂排放的低品位热量，实现了能量梯级利用，因而是一种高效的城市能源利用系统，有利于降低能耗和缓解大气污染。,热电冷联产的主要形式,热电冷联产的主要形式,锅炉加供热汽轮机热电联产,内燃机热电联产,燃气轮机热电联产,（2）分为单循环和联合循环两 种形式。燃气轮机组启停调 节灵活。因而对于变动幅度较 大的负荷较适应。单循环中余 热锅炉可以产生参数很高的蒸 气，如果增设供热汽轮机，使 余热锅炉产生的较高参数的蒸 气在供热汽轮机中继续发电， 其抽汽或背压排汽用于供燃料 这也是我国的热电联产系统普 遍采用的形式。热，可以形成 燃气一蒸气联合循环系统。这 种系统的发电效率进一步得到 提高，可达到50以上。,（3）内燃机热电联产系统当 规模较小时，它的发电效率 明显比燃气轮机高，一般在 30以上，因而在一些小型 的燃气热电联产系统中往往 采用这种内燃机形式。但是 由于内燃机的润滑油和气缸 冷却放出的热量温度较低( 一般不超过90)，而且该 热量份额很大，几乎与烟气 回收的热量相当，因而这种 采暖形式在供热温度要求高 的情况下受到了限制。,(1)该系统适应于以煤为这种系 统的技术已非常成熟，主要设备 也早已国产化。由于这种系统占 地大，负荷调节能力差，发电效 率低，一般在煤改气的热电联产 中得 以应用，新建燃气热电联 产系统很少采用这种形式。,e.投资回报率高，具有良好的经济性。,热电冷三联产的特点,特点,a.与集中式发电一远程送电比较，cchp（combined cooling heating and power)可以大大提高能源利用效率：大型发电厂的发电效率一般为30一40； 而cchp的能源利用率可达到80。90，且没有输电损 耗；,b.cchp在降低碳和污染空气的排放物方面具有很大的潜 力据有关专家估算，如果将现有建筑实施cchp的比例从 4提高到8，到2020年c02的排放量将减少30，有 利于环境保护；,c.缓解电力短缺，平衡电力峰谷差。cchp采用自发电， 可以避开电网用电高峰，并且大大提高了建筑供电可 靠性和安全性；,d.扩大了燃气使用量，平衡燃气峰谷差；,热电冷联产的发展现状,目前世界工业国都很重视小型分布式热电冷联产电源的发展。美国近年热电联产发展迅速，装机容量已达到45000mw。在日本能源供应领域中，主要以热电联产系统为热源的区域供热(冷)系统是仅次于燃气、电力的第三大公益事业。在欧洲，欧共体的热电联产发电量已占其总发电量的9，并计划到2010年达到18。目前美国已有超过60个区域供冷系统。日本的区域供冷发展最快，而欧洲也已有多个热电冷联产系统投入运行。,随着改革开放和经济的发展，我国热电联产取得了很大进展。到1999年底，我国单机容量6000kw以上的热电机组装机容量达28159万kw，占同期同容量火电机组的1330。热电冷联产形式的区域供冷发展迅速，全国多个城市拥有在燃煤热电厂基础上建立的热电冷联产系统。在燃气轮机或内燃机基础上建立的燃气热电冷联产系统也已出现，如上海黄浦区中心医院、浦东国际机场和北京的燃气集团大楼等。,国际情况,国内情况,虽然热电冷联产系统在西方国家已得到较为广泛的应用，且构成热电冷联产系统的各主要设备的产品已非常成熟和完善，但由于我国在能源结构、价格、管理体制以及冷、热、电负荷等外部条件与国外存在差异，这就造成了热电冷联供系统在我国大中城市的推广应用，仍需要研究一些技术方面的重要课题。,3.重点装置的研发 与应用,2.热电冷联产系统 的优化研究,1.热电冷联供系统 评价体系的研究,4.热电冷联供系统的 创新研究,建立一套以城市能源系统为中心的热电冷联供系统评价体系，从经济一能源一环境等各种角度全方位对热电冷联供系统进行评价，并与其他城市供热、供冷和供电形式进行比较，为热电冷联供系统的推广应用奠定基础。对于具体的工程项目，根据外部环境的不同，通过该评价模型，可以确定最佳的热电冷联供系统形式和运行模式。,热电冷联供系统评价体系的研究,热电冷联供系统评价体系的研究,(1)热电冷联供系统优化配 置的研究包括：组成热电 冷联供系统的各主要部件 的模型，例如热电机组、 制冷机组、热泵机组以及 蓄能装置等；整体系统最 佳配置的建模和算法；不 同外部环境下系统最佳配 置选择等。,(2)热电冷联供系统优化运行的 研究：针对全年变化的热电冷 负荷，在上述热电冷联供系统 最佳配置的基础上，提出合理 的运行模式和运行方案。,(3)热电冷联供系统协调控 制研究：由于一天中不同 时段的电价以及电力、热 (冷)负荷的变化，要实现 合理的热电联产系统的运 行方式以达到最佳的经济 效益，不对系统进行优化 控制是不行的。为此需开 发将热电联产系统和供热 (冷)系统作为一个整体的 优化协调热电冷联产控制 系统。,热电冷联产系统的优化研究,由于楼宇具有独立的热、电、冷负荷以及系统规模小等特点热电冷联供系统的配置和运行问题尤为重要。需要研究热电机组容量、型式，制冷机、余热锅炉的搭配，蓄能装置的利用，热电冷装置与电网的接人与协调等诸多问题。因此，应在上述研究的基础上，进一步专门加以研究和分析。,为了协调冷热负荷与电负荷的关 系，往往需要在热电冷联 供系 统中设置蓄热蓄冷系统。在热电 冷联产系统中应用蓄热蓄冷系统 在我国尚没有经验。因此，对蓄 热蓄冷装置的型式、结构以及在 整个热电冷联供系统中的运行策 略研究是必不可少的。,重点装置的研发与应用,小型楼宇热电冷联产系统的研发,蓄能系统的研究,重点装置的研发与应用,本项研究主要包括系统新运行模式和系 统流程与配置的创新研究，就系统新运行模 式的研究方面，主要指针对不同外部环境下 的热电冷新运行模式的提出和研究。就系统 流程与配置的创新研究而言，主要指热电联 产与电动热泵、蓄能装置的结合、电动制冷 与吸收式制冷等不同形式的系统配置与流程 的创新与研究。,热电冷联供系统的创新研究,工程实例： 某文化体育中心热电冷联产系统,5.1方案简介 项目方案的能源系统由燃气内燃机、余热补燃型 吸收机、冷凝换热器、电压缩冷机及蓄水槽组成 。方案在制冷工况和制热工况下的系统流程如下： 在制冷工况运行时，燃气进入燃气内燃机发 电，排放的高温烟气通入直燃机的高温发生器， 高温缸套水通入吸收机组的低温发生器，共同驱 动吸收机组制冷。同时，进一步回收低温烟气排 热及吸收机组冷凝器的部分排热，共同用于生活 热水与游泳池水的加温，冷凝器其余排热用冷却 塔冷却。压缩式机组的主要作用是利用低谷电蓄 冷及平电期间制冷。在制热工况运行时，吸收机 组作为热泵使用，高温烟气经过吸收机组及换热 器后，再经过冷凝换热器，进一步回收烟气冷凝 热，其作为吸收热泵的低温热源，使烟气温度降 低到40排放，提高了能源的利用效率。,某文化体育中心热电冷联产系统图,设备选型,根据体育中心负荷的特点，在保 证机组一定运行小时数的前提下，由 发电机组的余热及发电来提供整个中 心热、电负荷的基荷，不足热、电负 荷分别由直燃机、市电补充，不足冷 负荷考虑压缩冷机及蓄能补充。在对 不同系统方案进行全年逐时技术经济 模拟分析的基础上，得出一个最优的 系统配置及其运行方案。主要的机组 设备参数如表：,运行策略,联产系统的优化配置是在一定的优化运行策略下进行的。在一年内不同时段，联产系统运行策略不一样。在初寒季节，白天由发电机组产热供热，多余废热蓄存在蓄能罐中，晚间释放热量。在寒季，白天由发电机组产热满足采暖负荷基荷，不足热量由补燃吸收机补充。进入严寒季节后，除了发电机组废热供热、补燃机产热供热外，蓄能罐也会在晚间适当蓄存部分热量，白天在高峰负荷时段释放。在初夏季节，由吸收制冷机制冷满足冷负荷基荷，再由蓄能罐调峰。随着空调负荷的增大，蓄能罐不能补足所需冷量，则由补燃制冷补足。进入炎夏季节后，补燃制冷也不能满足要求，因而，需要压缩冷机买市电制冷。过渡季节，采取以不浪费热量的以热定电原则，晚间买市电，白天根据利用的热量确定发电量，不足电量由市电补足。,主要能耗,在上述机组配置及运行模式下，联产系统的主要能耗指标见表2：,技术经济评价,表4 本方案的经济性,表3 部分基准系数,表5 本方案与其它方案的比较,从表中可以看出：内燃机热泵型热电冷联产方案（有蓄能）相对常规的城市热网方案电制冷方案而言，有较大的经济优势。虽然联产方案相对投资增加4155万元，但每年可节省运行费1469万元，增量投资的回收年限不到3年。