分布式能源基本知识.doc

分布式能源站基本知识一、什么是分布式能源站所谓“分布式能源站”是指分布在用户端的能源综合利用系统，以冷热电联产技术为基础，与大电网和天然气管网组网运行，向所在区域内的用户同时提供电力、蒸汽、热水和空调冷冻水等的综合加工厂。它通常有三个特点：一是它以天然气为燃料（柴油为备用燃料）；二是它是分散布置在各地的，产品在所在区域内就地消耗；三是通常冷热电联产联供，一次能源利用率较高。二、为什么要建设分布式能源站分布式能源站有很多优点，是国家积极推动和扶持的项目。它具有：洁净。天然气的主要成份是甲烷，燃烧产物非常干净，无固体灰渣排放，大气排放基本不含烟尘和二氧化硫，与同容量的燃煤机组相比，氮氧化物下降近80%，二氧化碳下降近50%，因此有条件邻近城区建设。节水。分布式能源站采用燃气蒸汽联合循环机组，其中汽轮机组容量只占总容量的1/3左右，而燃气轮机基本是不耗水的，因此与同容量的燃煤机组相比，耗水下降到1/3，即单位千瓦耗水指标下降近60%。高效节能。与之相同参数的燃煤纯凝机组，其全厂热效率还不到35%，对于亚临界参数的大型燃煤机组，全厂热效率也只有41.6%，而燃气蒸汽联合循环机组本身效率就比较高，可到40%以上，加上汽机抽汽供热，余热锅炉尾部烟气热量再利用，分布式能源站全厂综合效率（又称一次能源利用率）可达75%80%，与大型火电厂相比，能源综合利用率提高近一倍。并且由于其贴近用户进行能量转换，减少了远距离送电和输热带来的线损和散热损失。便捷。通过已建成的天然气管线，或港口液化天然气（LNG）接收站气化以后，通过高压管线输送到各门站，再由各门站直接或进一步降压到分布式能源站，大大减少输送燃料的环节和费用。具有黑启动能力。即当电网解裂后不需要外界供给启动电源进行机组启动。这是因为燃气蒸汽联合循环机组具有自启动功能。而一般火电厂要在电网解裂后维持带厂用电运行，即通常说的实现“FCB”功能是非常困难的。机组能黑启动，对于整个电网安全运行，即一旦解裂，能迅速恢复电网供电是一种十分珍贵的功能。综上所述，分布式能源站具有节能减排、节水、洁净便捷、利于整个电网安全运行等显著优点，对于地方政府，则可缓解城市既要发展又要减排的矛盾，因此要推动建设分布式能源站。在国外，分布式能源站获得很大发展。例如美国已经有6000多座分布式能源站，仅大学校园就有200多个采用了分布式能源站。美国政府计划到2010年，分布式能源的装机容量达到9200万千瓦，2010-2020年再增加9500万千瓦后，将占全国用电量的20%。日本也计划到2010年分布式能源的装机容量达到1000万千瓦，到2030年分布式能源站发电量将占全国发电量的20%。目前丹麦分布式能源的占有率占整个能源系统近60%，荷兰也超过40%。国外的经验引证了我国建设分布式能源站具有美好的前景。三、建设分布式能源站的外部条件首先要有冷热负荷。分布式能源站的基本原则是“以热定电”（此处热即冷热），机组电容量是根据冷热需求确定的。由于气价高，纯发电是不经济的，也是电网调度要进行限制的。分布式能源站的产品是冷热电，如果无冷热需求，分布式能源站无从谈起，是不可能立项更不可能核准的。天然气源。按天然气低位发热量49200kJ/kg、燃气蒸汽联合循环的电效率40%以上计算，天然气耗气指标约为0.183t/MWh，即0.256m3/MWh。由于天然气低位发热量大小、燃气蒸汽联合循环机组的效率高低不同，耗气指标也有所变化，因此上述指标仅供参考。随着我国“西气东送”工程的竣工以及沿海城市从国外进口液化天然气，建设分布式能源站的前提条件已经具备。水源。本文第二部分已经说明，分布式能源站具有节水功能，与同容量的燃煤机组相比，燃气蒸汽联合循环机组单位千瓦耗水指标下降近60%，机组冷却采用二次循环供水时，耗水指标约为0.4-0.5 m3/SGW。此外，分布式能源站用水还应包括供给用户的工业蒸汽量，生活用水量以及采暖用水补充水量等，这些水量大小应根据当地具体情况而定。厂址。分布式能源站除选择有气源、水源的厂址外，还应首先选择有一定经济实力的城市建设，所在区域常年有较大的冷热负荷，如工业园区、机场、火车站、医院、大型商业区和超市、大学校园、房地产高档小区等。首先选择24小时连续运行、有稳定冷热负荷的用户。厂址邻近城市负荷中心，供汽最大距离不超过8公里，供暖最大距离不超过20公里，制冷站通常离开能源站分散布置，距离不超过8-20公里（按制冷热载体是蒸汽或高温热媒水而定），制冷站送出的冷冻水输送距离不超过3公里。并网。建设分布式能源站，要与当地的电网管理部门充分协调，同意分布式能源站并网运行，这是确保能源站和其用户安全运行的重要条件。这种协调，可以在当地政府指导下进行。不少分布式能源站由于事前未做好这项工作，建成后无法向企业外提供冷热电联供，未能发挥其应有的功能和效益，因此项目建设前，这项工作务必十分重视并将其做好。从企业本身角度看，要使分布式能源站给企业带来较好的经济效益，要注意以下外部环境：1、能取得省市政府的优惠条件和政策支持；2、能取得电力部门同意并网；3、有较大的稳定冷热负荷，一次能源利用率不低于70-80%；4、燃气蒸汽联合循环发电设备年利用小时在4000小时以上；5、电负荷能在区域内消化，即“并网不上网”；6、气源、气压稳定；7、供气管网、热力管网和制冷站配套项目建设落实。四、分布式能源站的构成1、定义l 燃气蒸汽联合循环机组以天然气为燃料（柴油为备用燃料），由燃气轮发电机组、余热锅炉、汽轮发电机组联合而成的机组称为燃气蒸汽联合循环机组。燃气轮机拖动发电机发电，其尾气在余热锅炉内加热水生成高压蒸汽，进入汽轮机拖动另一台发电机发电。燃气蒸汽联合循环机组的功率为2台发电机的总功率。l 一次热能利用率一次热能利用率又称机组的综合效率，它是输出的电能和热能的总和与输入天然气的有效热值（即低位热值）之比。制冷系数（COP）某一制冷系统的制冷系数又称该系统的绩效比，又被称为冷效率。它是通过该制冷系统，所能带走的热量（即所谓“绩效”）与需要输入该制冷系统的电能或热能之比，通常用COP表示。对于不同的制冷系统，冷效率可以小于100%，也可以大于100%。如：余热热水型制冷系数 COP=0.7余热吸收式制冷系数（主机为燃机） COP=1.3蒸汽离心式制冷系数（主机为燃机） COP=1.75电动压缩式制冷系数 COP=4.5冷吨冷吨是制冷系统制冷能力的度量单位。各国对于冷吨的规定是不同的，因此必须注明是采用哪国的冷吨。1（美）冷吨为每小时能将3.517kWh的热量带走的制冷能力，即1USrt=3.517kW1（日）冷吨=3.861kW若已知该制冷系统的制冷能力即冷吨数A(单位为USrt)和输入制冷系统的电功率或热能B (单位为kW)，即可求得该制冷系统的制冷系数：COP=A3.517B 吸收式制冷系统利用热载体（蒸汽、高温热煤水或烟气）输入的热量通过吸收器、升压泵、发生器、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等设备和制冷工质（如溴化锂等）制造冷冻水的系统。离心压缩式制冷系统利用电动机或小汽轮机拖动的压气机输入的能量，通过压气机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等设备和制冷工质制造冷冻水的系统（详见附录）。通过上述两种制冷系统的叙述，可以得到一个概念，用电可以制冷（如通常使用的空调机），用热也可以制冷，如吸收式制冷系统，热的来源多种多样，如蒸汽、高温热媒水和烟气等，都可以用来制冷。制冷总是要消耗一部分电能或热能的。2.分布式能源站的构成以广州大学城分布式能源站为例（见图1，即广州大学城分布式能源站效果图）。8图110在图中：主厂房：汽轮发电机组室内布置，余热锅炉和燃气轮发电机组主厂房外布置；热水制备站：利用汽轮机抽气、余热锅炉低压蒸汽和余热锅炉尾部烟气的热量，制备50的生活热水和90高温热煤水；制冷站:利用分布式能源站的电能或余热锅炉尾部烟气换热器高温热煤水的热能，生产6/13冷冻水至用户；制冷站设有制冰蓄冷装置，夜间制冰，白天融冰供冷，补充供冷负荷不足部分。制冷站可以设一个，也可以设几个，通常布置在离空调用户3公里范围内：化水楼（化学水处理车间）：对余热