楼宇冷热三联产.docx

楼宇冷热电三联产设计一 引言对于公寓式住宅，楼宇冷热电联产系统是一种非常好的方式。楼宇冷热电联产系统是以燃气轮机为动力，并与吸收式制冷机/余热锅炉配套，同时提供制冷、采暖、卫生热水和电力的系统。该系统具有能源利用率高、环境污染小、运行灵活、能量（冷、热、电）输送损失小等特点。这是一种分布式能源系统不但最大限度地利用了能源，而且减少了对电网的依赖性，增加了能源的安全性。图1 冷热电三联产原理图二 楼宇系统的的分析原则2.1 负荷预测于任何一栋建筑物而言，能够准确掌握其负荷需求，是进行楼宇热电冷联供系统的首要条件。具体预测分为：一是按照不同季节、不同时间对建筑物的冷、热和电进行逐时预测；二是比较同类地区、同类建筑的负荷需求进行估算；三是结合建筑物的使用特点，要合理确定同时利用系数。2.2 设备选择对于楼宇热电冷联供系统中，主要设备就是燃气轮机和澳化铿吸收式制冷机组或者是烟气直燃双效吸收式制冷机组以及余热锅炉。因此，下面对燃气轮机、制冷机组和余热锅炉的基本情况作简单介绍。2.2.1 燃气轮机系统当前，世界上生产燃气轮机的厂家主要有，西门子、Solar和Bowna等，前面三家是大型燃气轮机的生产厂商，产品主要用于燃气轮机发电厂。而美国的Solar透平公司主要生产小型燃气轮机有Saturn20等型号，能满足1-13WM的发电需求，这些燃气轮机也主要应用于热电冷联供项目上，其特点和优势所在：以Sola小型燃气轮机为主体的热电冷联供系统比其它热电冷联供系统更加坚固耐用，一般可以连续运行30年，Solar燃气轮机的大修周期为3-4万小时；适用于多种气体燃料和液体燃料，并且还能在不同形态的燃料之间随时进行切换，这一性能，又为供热和供电用户的功能安全提供了保障；生产高品质的余热，不仅可以用于各种工艺生产，而且还可以实现联合循环热电冷联供，达到高效利用能源的目的；余热回收的方式简单，热电联供千瓦造价较低；运行费用低，热效率高，经济效益好。只要知道系统工作的环境参数,就可以根据燃气轮机机组参数表查得燃气轮机在相应工况下的参数，既方便又适用，为系统的应用和设计以及分析提供了极大的方便。2.2.2 制冷设备目前，国内外有远大、双良、等几十个厂家生产的各种规格的澳化铿吸收式空调机组，选择余地大。下面，选取中国远大空调公司的吸收式空调产品，进行简单介绍。1.烟气直燃机烟气直燃机是利用燃气轮机的发电尾气进行制冷和供热，不仅可以大幅度节能，还可以利用天然气独立提供冷和热，适用于大型建筑和区域空调系统。主要优点在于：在正常发电情况下，制冷供热不需要热源，少发电或不发电时也可以提供冷和热。不足是该系统的投资成本和保养费用较高。2.双效蒸汽机双效蒸汽机是以余热锅炉在吸收燃气轮机发电尾气之后产生的蒸汽为能源，进而提供制冷的，主要用于夏季。冬季主要是用热交换器来进行供热。当前，由燃气轮机一余热锅炉一双效蒸汽机组成的系统是一个传统的技术解决方案，适用于蒸汽需求量较大，蒸汽品质要求较高的项目，以及适合于已经购买蒸汽锅炉和蒸汽澳化铿吸收式空调机组的单位进行冷热电联供改造。该系统的不足在于：系统在实际运行时还需要一台小型蒸汽锅炉来提供冬季、夏季当燃气轮机不运行时段的供热和制冷对蒸汽的需求，以及安全备用。同时，系统从组成复杂，运行维护成本也高。此外，由于增加了压力容器，所以安全要求也偏高。3.双效烟气机双效烟气机完全利用燃气轮机排出的尾气作为制冷热源，制冷和供热完全不需要燃料，从而大幅度提高了能源的利用效率。但是，系统本身要受到一些制约因素的影响，即发电和制冷与供热必须同步，如果只需要电的时候，则尾气将不能被利用；如果不需要用电的时，空调就没有了热源。2.2.3 余热锅炉余热锅炉作为一项余热利用的设备，其技术到目前已经相当成熟，世界各国广泛应用。余热锅炉在补燃时还能够增加供热能力，提高供热灵活性。三 楼宇冷热电三联产设计在总发电量不变的情况下，提高单台燃气轮机的发电量，可减少机组台数，减少发电机房的总占地面积和初投资及维护费用；采用相同容量的燃气轮机组比较好控制，可互为备用。据此，拟采用台相同容量的燃气轮机。现阶段，在美国及国内一些三联供项目多采用“以冷（或热）定电”的原则配置发电机容量，即按照夏季空调尖峰冷负荷的30%、50%或者按照冬季空调尖峰热负荷的60%、100%确定发电机容量。在日本，倾向于“基载三联供”模式，即三联自发电量占项目总用电规模的10%-20%。考虑到本项目为高档写字楼，设计时要求配备应急电源。据此，提出了一种新的配置方式，即“以应急电源的大小确定发电机容量，并替代应急电源”这样，既可以节省应急电源的设备投资和用房，还可以节省其日常维护及检验费用。可供考虑的发电机容量配置有以下四种：1）根据“以冷定电”原则，按夏季空调尖峰冷负荷的0%-100%确定发电机容量。2）根据“以热定电”原则，按冬季空调尖峰热负荷0%-100%确定发电机容量。3）根据“基载三联供”原则确定发电机容量。项目总用电规模约11930KW（包括基本用电及尖峰冷负荷对应的电量），取其20%，则发电机容量约2400KW。4）按“应急电源大小确定发电机容量，并替代应急电源”。项目需配置变压器容量约24000KW，按10%-20%得到应急电源容量现取则应急电源容量约2400KW与“基载三联供”原则确定的发电机容量相同，但可节省应急电源设备的投资。燃气机组运行方式有三种：1）全年工作日时间满负荷运行2）过渡季节运行一台，供暖及空调季工作日时间满负荷运行3）过渡季节不运行，供暖及空调季工作日时间满负荷运行四 技术经济效益分析以常规冷热源方案（电制冷 + 锅炉）作为基准点，把三联供方案的初投资运行费用等与之比较，计算动态投资回收期联供后再按天然气价格是2.05元/Nm3计算表明：燃气机组在全年工作日时间满负荷运行方式下，按“替代应急电源”确定的系统投资回收期最短，约6年，其次是“基载三联供”（相当于“以冷定电”负荷或“以热定电”60%负荷）确定的系统，投资回收期约8.2年。燃气机组在过渡季节运行一台，供暖及空调季工作日时间满负荷运行方式下，按“替代应急电源”确定的系统投资回收期最短，约7.8年，其次是“基载三联供”（相当于“以冷定电”35%负荷或“以热定电”60%负荷）确定的系统，投资回收期约11.2年燃气机组在过渡季节不运行，供暖及空调季工作日时间满负荷运行方式下，不利于发挥三联供系统的经济性，应尽量避免。五 结论1）楼宇三联供的配置与运行方式的优化是紧密联系的，两者必须统筹兼