分布式冷热电三联供技术

1、分布式冷热电三联供技术分布式冷热电三联供技术目录目录冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景冷热电三联供相关政策及前景 5134主要内容主要内容2冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型 1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述燃气冷热电三联供，即燃气冷热电三联供，即CCHP（Combined Cooling, Heating and Power），是指以天然气为主要燃料），是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备带动燃气轮机

2、或内燃机等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热锅炉或者余热系统排出的废热通过余热锅炉或者余热直燃机等余热回收利用设备向用户供热、直燃机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。经过能源的梯级利用使能源利用供冷。经过能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的效率从常规发电系统的40%左右提高左右提高到到80%左右，节省了大量一次能源。左右，节省了大量一次能源。基本概念基本概念1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述与其它能源技术有机融合，组成多元化供能系统与其它能源技术有机融合，组成多元化供能系统基本概念基本概念1. 冷热电

3、三联供技术概述冷热电三联供技术概述 燃气轮机燃气轮机 斯特林机斯特林机 燃气内燃机燃气内燃机 燃料电池燃料电池 微燃机微燃机 冰蓄冷装置冰蓄冷装置 电制冷机电制冷机 蓄热装置蓄热装置 燃气锅炉燃气锅炉 热泵热泵 余热锅炉余热锅炉 吸收式制冷机吸收式制冷机 换热装置换热装置设备组成设备组成1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述v 目前三联供系统常用的发电机有燃气内燃机、燃气轮机、微燃机目前三联供系统常用的发电机有燃气内燃机、燃气轮机、微燃机等不同形式，各种发电机的三联供系统的一些参数比较如下表等不同形式，各种发电机的三联供系统的一些参数比较如下表动力系统动力系统冷热电三联供技术概述冷热电

4、三联供技术概述 v 燃气内燃发电机突出的优势是发电效率高、环境变化（海拔高度、燃气内燃发电机突出的优势是发电效率高、环境变化（海拔高度、温度）对发电效率的影响力小、所需然气压力低、单位造价低，温度）对发电效率的影响力小、所需然气压力低、单位造价低，当然也有余热利用较为复杂、氮氧化物排放量略高的缺陷当然也有余热利用较为复杂、氮氧化物排放量略高的缺陷 ，其特，其特点主要如下：点主要如下：单机能源转换效率高，发电效率最高可达单机能源转换效率高，发电效率最高可达40%以上，能源消以上，能源消耗率低。耗率低。 地理环境造成的影响最小，高温、高海拔下可正常运行。地理环境造成的影响最小，高温、高海拔下可正常

5、运行。 通常海拔高度每增加通常海拔高度每增加300m，内燃机的发电出力下降，内燃机的发电出力下降3%；环；环 境温度每增加境温度每增加1，内燃机的发电出力下降，内燃机的发电出力下降0.32%。 可直接利用中低压天然气。可直接利用中低压天然气。 1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述v 燃气轮机发电机具有体积小、运行成本低和寿命周期较长（大修周期在燃气轮机发电机具有体积小、运行成本低和寿命周期较长（大修周期在6万小时左右）、出口烟气温度较高、氮氧化物排放率低等优点万小时左右）、出口烟气温度较高、氮氧化物排放率低等优点v 燃气轮机发电机组发电电压等级高、功率大，供电半径大、适用于用电负燃气

6、轮机发电机组发电电压等级高、功率大，供电半径大、适用于用电负荷较大的场所。荷较大的场所。v 发电机输出功率受环境温度影响较大。当大气温度由发电机输出功率受环境温度影响较大。当大气温度由15降至降至-20时，时，功率增加功率增加25%35%，效率增加，效率增加6%10%；当大气温度由；当大气温度由15降降至至40时，功率降低时，功率降低17%23%，效率降低，效率降低5%8%。v 燃气轮机发电机组余热利用系统简单、高效。燃气轮机发电机组余热利用系统简单、高效。v 燃气轮机发电机组一般需要次高压或高压燃气。燃气轮机发电机组一般需要次高压或高压燃气。1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 微

7、型燃气轮机叶片很小，为了获得较好的空气动力学性能，多使用单级离心微型燃气轮机叶片很小，为了获得较好的空气动力学性能，多使用单级离心 压气机和单级向心透平，冷热电联供系统所使用的微型燃气轮机的功率在压气机和单级向心透平，冷热电联供系统所使用的微型燃气轮机的功率在 30kW300kW之间。之间。 微燃机的特点是废气余热回收为热水；微燃机的特点是废气余热回收为热水； 运动部件少，重量轻，振动小，没有必要设置特殊的防振设施；运动部件少，重量轻，振动小，没有必要设置特殊的防振设施； 输出功率受环境温度影响；罩外噪声小；输出功率受环境温度影响；罩外噪声小； 100 kW以下可切网运行。另外，以下可切网运行

8、。另外， 小叶片的冷却问题使透平进口温度受到限制，使目前的微型燃气轮机简单循小叶片的冷却问题使透平进口温度受到限制，使目前的微型燃气轮机简单循 环的效率很难超过环的效率很难超过20 % ，带回热器的可以接近，带回热器的可以接近30 %。发电效率低、发电功率。发电效率低、发电功率小小1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 燃气轮机燃气轮机 斯特林机斯特林机 燃气内燃机燃气内燃机 燃料电池燃料电池 微燃机微燃机 冰蓄冷装置冰蓄冷装置 电制冷机电制冷机 蓄热装置蓄热装置 燃气锅炉燃气锅炉 热泵热泵 余热锅炉余热锅炉 吸收式制冷机吸收式制冷机 换热装置换热装置设备组成设备组成1. 冷热电三联供

9、技术概述冷热电三联供技术概述v 三联供系统常用的余热利用设备有余热锅炉、吸收式制冷机和换热设备三联供系统常用的余热利用设备有余热锅炉、吸收式制冷机和换热设备余热锅炉余热锅炉1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述吸收式制冷机吸收式制冷机溴化锂制冷机溴化锂制冷机氨制冷机氨制冷机蒸汽型蒸汽型直燃型直燃型余热型余热型热水型热水型复合热源型复合热源型以蒸汽的潜热为驱动源以燃料燃烧为驱动源以热水的显热为驱动源以各种余热为驱动源热水与直燃型复合热水与蒸汽型复合蒸气与直燃型复合烟气与直燃型复合1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述换热器换热器1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 燃气

10、轮机燃气轮机 斯特林机斯特林机 燃气内燃机燃气内燃机 燃料电池燃料电池 微燃机微燃机 冰蓄冷装置冰蓄冷装置 电制冷机电制冷机 蓄热装置蓄热装置 燃气锅炉燃气锅炉 热泵热泵 余热锅炉余热锅炉 吸收式制冷机吸收式制冷机 换热装置换热装置设备组成设备组成1. 冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述辅助设备辅助设备蓄冷设备蓄冷设备蓄热设备蓄热设备燃气锅炉燃气锅炉电制冷机电制冷机热泵热泵目录目录冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景冷热电三联供相关政策及前景 5

11、134主要内容主要内容2冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型 2. 冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型采用燃气轮机，为充分利用烟气余热和烟气中的含氧量，宜采用：采用燃气轮机，为充分利用烟气余热和烟气中的含氧量，宜采用：1）燃气轮机+补燃型吸收式冷暖机（直燃机）；2）燃气轮机+余热吸收式冷暖机（直燃机）+电制冷机+燃气锅炉；3）燃气轮机+余热锅炉+蒸汽型吸收式制冷机+电制冷机+汽水换热装 置+燃气锅炉；4）燃气轮机+余热锅炉+蒸汽型吸收式制冷机+热泵型电制冷机+电制冷机+换热装置+燃气锅炉；5）燃气轮机+补燃型吸收式冷暖机（直燃型）+电制冷；6）燃气轮机+高压余热锅炉+

12、汽轮发电机+低压余热锅炉+蓄热装置+蒸汽吸收式制冷机+电制冷机+换热装置2. 冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型采用内燃机，内燃机有烟气、缸套水等余热，为充分利用余热宜采用：采用内燃机，内燃机有烟气、缸套水等余热，为充分利用余热宜采用：1）燃气内燃机+热水型吸收式制冷机+电制冷机+燃气锅炉；2）燃气内燃机+热水型吸收式制冷机+热泵型电制冷机+电制冷机+蓄冷装置+燃气锅炉；3）燃气内燃机+补燃型烟气热水型吸收式冷暖机（直燃机）+电制冷机。2. 冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型采用微燃机时，由于发电量小，当回热器的回热量可调时，宜采用：采用微燃机时，由于发电量小，当回

13、热器的回热量可调时，宜采用：1）微燃机+补燃型吸收式冷暖机（直燃机）；2）微燃机+热水型吸收式冷暖机（直燃机）；目录目录冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景冷热电三联供相关政策及前景 5134主要内容主要内容2冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型 3.冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计、选型与优化 三联供系统的基本设计思路三联供系统的基本设计思路 从业主或相关设计方了解项目的建筑特点、负荷变化规律、相关的能源价格等资料，据此确定建

14、筑的负荷变化规律并制定机组的运行制度，然后确定发电机组容量，根据发电机组的余热供应能力选择余热利用设备，再根据余热利用设备和对设计负荷的要求确定调峰设备容量，最后根据主设备的参数和工艺要求选定各种辅助设备。根据可能采用的运行模式、工艺方案等的不同，发电设备、余热利用设备、调峰设备可能有多种选择方案，应针对项目具体情况对各种可能的方案进行综合比较，最后选出最佳方案。三联供系统选型需落实资料三联供系统选型需落实资料项目的面积、建筑特点和功能分区，冷热需求面积；项目冷负荷、热负荷、热水负荷和电负荷情况；项目的运行规律：制冷、供暖期持续时间及负荷变化规律；当地能源价格（天然气价、电价、冷价、热价、热水

15、价、自来水价等）；电力报装容量，现有市电接入情况；天然气供应状况：距离、管网、压力等级、流量；当地的市政条件、地热条件、可再生能源条件；现有供能设备及使用情况：（包括设备种类、容量、供能范围、供能参数、设备启停规律、相关运行、投资费用等）；三联供能源中心可考虑建设位置：（关于目前机房位置，三联供机房位置、消防防爆空间）；业主可提供资料和图纸：（建筑平面布置、建筑暖通设计说明、变配电室位置、电气一次主接线等）；业主对项目的要求，以及其它建议和意见。 3.冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计、选型与优化 三联供系统选型程序三联供系统选型程序 3.冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计

16、、选型与优化 v 落实设计资料落实设计资料 负荷分析负荷分析 确定发电设备容量确定发电设备容量 余热设备选型余热设备选型 调峰设备选型调峰设备选型对选定的设备组成的多个方案进行计算、比较和筛选：最终确定最有方案对选定的设备组成的多个方案进行计算、比较和筛选：最终确定最有方案目录目录冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景冷热电三联供相关政策及前景 5134主要内容主要内容2冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型 经济性因素经济性因素经济性影响因素

17、经济性影响因素燃料价格燃料价格年利用小时年利用小时电价电价M1M2M4M34.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素供热价格供热价格4.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 燃料因素燃料因素 燃料费在年运行成本中占有相当大的比例，最高的达到78%，最低的也有44 %。因此天然气价格的波动将直接影响到系统的年运行成本。图图4-1 天然气价格对投资回收期的影响天然气价格对投资回收期的影响 系统的投资回收期都随天然气价格的升高而增加，微燃机和内燃机变化情况基本一致，而小型燃气轮机的投资回收期随天然气价格的增加，增加幅度较慢，当天然气价格从1.0元/Nm3增加到1.5元/

18、 Nm3时，其投资回收期从3.02 a增加到9.96a ，远低于微燃机的从3.84a增加到15.55 a和内燃机的从4.21 a 增加到15.54 a.。4.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 电价因素电价因素提高电价会增加系统投资收益，提高系统的运行经济性，发电效率越高的系统，其年收入中的供电收入所占的比例也越大。图图4-2 电价对投资回收期的影响电价对投资回收期的影响 当电价从0.5元/ kWh增加到1.0元/ kWh 时，微燃机和内燃机投资回收期均大幅下降，微燃机从9.66a降到1.79a ，内燃机从10a 降到1.71a ，小型燃气轮机投资回收期的变化相对较小，从5.

19、64a降到1.48a4.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 热价因素热价因素提高热价也会增加系统投资收益，提高系统的运行经济性，发电效率越高的系统，其年收入中的供电收入所占的比例也越大。图图4-3 热价对投资回收期的影响热价对投资回收期的影响 图4-3为典型情况下热价对不同系统投资回收期的影响，由于内燃机的联供供热量小于微燃机的，因此，热价对其的影响也小，当热价从20元/ GJ 增加到45元/ GJ时，内燃机投资回收期从17.23 a降到9.05a ，微燃机的投资回收期则从19.71a降到8.87a，下降幅度大于内燃机，这是由于微燃机联供供热量较大，热价提高，有利于供热收入的

20、增加，同时小燃机的投资回收期也下降。4.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 年供热天数的影响年供热天数的影响图图4-4年供热天数对投资回收期的影响年供热天数对投资回收期的影响 图4-4所示为典型情况下3种DES/CCHP系统投资回收期随供热天数的变化而变化的曲线，随着供热天数的增加，从94d 增加到135d ，微燃机及内燃机系统投资回收期减少约4a。 由于价格因素往往随市场变动，很难人为规定，因此尽量提高设备的利用时间就变得非常重要。这一方面要求有一个稳定的热（冷）负荷，另一方面设备容量也不能定得太大，总之应使设备的年利用小时数为极大。供热天数越长，供热负荷越大，系统的能源利

21、用率也就越高，这也是联供系统优势之所在，一般要求供热时间4000h/a。只有供热负荷充足，系统才能获得可观的热收入。4.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 敏感性分析敏感性分析图图4-5微型燃气轮机微型燃气轮机DES/CCHP系统系统 对于微燃机系统，天然气价格的影响最大，天然气价格提高50%，系统投资回收期从3.79a增长到21a，电价增长50%，系统投资回收期从16.71a降到2.83a。微燃机微燃机4.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 敏感性分析敏感性分析图图4-6燃气内燃机燃气内燃机DES/CCHP系统系统 对于燃气内燃机系统，电价的影响最大，其次

22、是天然气价格，电价提高50%，系统投资回收期从24.41a降到2.91a，气价增长50%，系统投资回收期从4.21a增长到20.85a燃气内燃机燃气内燃机4.影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 敏感性分析敏感性分析图图4-7小型燃气轮机小型燃气轮机DES/CCHP系统系统 小型燃机受天然气价格影响较大，气价增长50% ，投资回收期从3.3a增长到10.56 a。热价对于每一种系统的影响相对都比较平缓。 小型燃气轮机小型燃气轮机目录目录冷热电三联供技术概述冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景冷热电三联供相关政策及前景 5134主要内容主要内容2冷热电三联供系统基本类型冷热电三联供系统基本类型 5.冷热电三联供相关政策及前景冷热电三联供相关政策及前景政策规范政策规范能源法中第三十九条明确国家鼓励发展推广热电联供、集