燃气冷热电三联供

冷热热电电三三联联供供●冷热热电电三三联联供供属属于于分分布布式式能能源源，，可可以以实实现现规规模模化化的的能能源源阶阶梯梯合合理理利利用用。。●分布布式式能能源源是是相相对对于于传传统统的的集集中中式式供供电电方方式式而而言言的的，，是是指指将将发发电电系系统统以以小小规规模模、、小小容容量量(数千千瓦瓦至至50MW)、模模块块化化、、分分散散式式的的方方式式布布置置在在用用户户附附近近，，可可独独立立地地输输出出电电能能、、热热能能和和冷冷能能的的系系统统。。概念●燃气冷热电三三联供，即CCHP(CombineCooling,Heating&Power)，俗称“一气三吃”。●它主要是利用用燃气轮机、、燃气微燃机机或燃气内燃燃机燃烧洁净净的天然气发发电，对作功功后的余热进进一步回收，，用来制冷、、供暖和提供供生活热水。。能源阶梯利用用示意图基本原理燃烧室压气机涡轮发电机空气余热回收装置置余热烟气排气电力负荷热水负荷采暖负荷制冷负荷天然气补燃天然气燃气轮机冷热电三联供供典型示意图图优势特点能源利用率高高：污染物排放低低：经济性好适用范围广国家政府鼓励励一般大型发电电厂的效率为为35%~55%，扣除厂用电和和线损率，终终端的利用效效率为30%~47%。而CCHP没有输电损耗耗,效率可达80%~90%。优势特点能源利用率高高：烟尘：与燃煤煤相比，无烟烟尘的排放CO2：由于天然气气单位热量含含炭量比煤低低50%，因此CO2的排放量要低56%SO2：排放浓度为为1.43mg/m3（国家标准20mg/m3）NOX：排放浓度为为51.53mg/m3（国家标准200mg/m3）符合国家环保保要求污染物排放低低：与常规供冷供供热系统相比比具有良好经经济性方案产生热量产生电量总产出kWhkWh元燃气锅炉8.77802.026直燃机9.02202.082三联供3.9322.9063.669*热价0.231元/kWh（蒸汽），平平均电价0.95元/kWh冬季采暖：以以1m3天然气为标准准三联供系统得得到的经济效效益比燃气锅锅炉采暖高81%；比直燃机采采暖高76%三联供项目适适用于：宾馆、饭店、、高档写字楼楼、高级公寓寓、学校、机机关、医院以以及电力品质质及安全系数数要求较高和和电力供应不不足的单位或或地区。●按照国家发改改委能源局2010年热电联产发发展规划及2020年远景发展目目标：前景展望v到2010年全国热电联联产装机总规规模达到1.5亿千瓦，其中中1300万千瓦是燃用用天然气，三三联供装机约约400万kW，形成约480亿元的市场。。v2010年北京大型燃燃气热电厂与与小型冷热电电联产的装机机将达250万千瓦，总耗耗气量约30亿m3。发展前景广阔阔相关国家政策策法规冷热电三联供供系统主要由由以下两大系系统组成：发电系统（用用于发电）余热回收系统统（用于制冷冷和制热）系统组成发电设备燃气轮机燃气内燃机燃气微燃机余热利用设备备余热锅炉余热直燃机常用设备燃气轮机：●目前市场上上多采用美国solar透平公司生产产的小型燃气气轮机加拿大普普拉特·惠特尼公司生生产的燃气轮轮机发电设备美国索拉公司司小型燃气轮轮机项目单位Saturn20Centaur40Centaur50Mercury60Taurus60Taurus70Mars90Mars100Titan130燃机型号

土星20人马座40人马座50水星60金牛座60金牛座70火星90火星100太阳神130发电出力kW11813418423440725069672890611043912533千瓦燃耗kJ/kWh14987131661254192091209311281115551126511115燃耗量GJ/h17.74553.137.561.375.9104.7117.6139.3天然气消耗量m3/h50312801510106617432158297733443961燃机发电折热能GJ/h4.2512.315.2414.6618.2524.2232.6237.5845.12燃机效率%24.00%27.30%28.70%39.10%29.80%31.90%31.20%32.00%32.40%燃气轮机排烟温度0C512443502351496482468491482美国solar项目单位ST5RST5SST6L－721ST6L－795ST6L－813发电出力kW395457508678848燃料耗量GJ4.3577.829.8811.74单位燃耗KJ/kwh1100915319153851457513846发电效率%32.723.523.424.726排烟温度℃365587514589566烟气流量kg/hr79928280108001166414112余热回收量kW5111196133716551924热电综合效率%7585858585加拿大普普拉特.惠特尼（P&W）

单位TG80进口空气流量kg/s0.81排气流量kg/s0.83热输出功率

(包括从油中回收的热)kW150进口水温OC70出口水温OC90排烟温度OC95水流量kg/s1.8发动机转速rpm68000电力输出功率kW80尺寸

L×W×Hmm3100×876×1955重量

kg1930微燃机：●英国宝曼动力力系统公司(BowmanPowerSystem)生产的TG80系列微燃机，，发电功率为为80kW。“卡伯斯通”微微燃机型号发电出力机组组合数C30微型气涡轮发电机组—低压天然气0-28kW2—20台C30微型气涡轮发电机组—高压天然气0-30kW2—20台C60微型气涡轮发电机组—高压天然气0-60kW2—20台机组可自由组组合内燃机内燃机可以实实现模块化的的组合，灵活活多变目前，市场上上性能较好的的内燃机有：：“康明斯”公公司生产的内内燃机“卡特比勒””公司生产的的内燃机机组型号天然气为燃料机组输出（备用功率kW）机组输出（主供电功率kW）GNAA4.74.2GNAB7.87GNAC10.99.8GGDB16N/AGGFE3025GGHF5547GGHH75N/AGGKB10595GGKC110100GGKD115105GTA855-G1155139GTA855-G2179162GTA855-G3200180GTA14-G1210178GTA14-G2TBDTBDGTA19-G1265240GTA19-G2TBDTBDGTA28415372GTA38-G1490450GTA38-G2540490GTA38-G3590530GTA50-G1650585GTA50-G3780685“康明斯”内燃燃机“理论燃烧比””燃气机组组机组型号机组输出发动机型号发动机气缸排列转速315GFBA315kW/50HzQSK19G6缸直列1500转/分钟580GQHA580kW/50HzQSK38G12缸V型1500转/分钟875GQJA875kW/50HzQSK45G12缸V型1500转/分钟1160GQKA1160kW/50HzQSK60G16缸V型1500转/分钟1370GQMA1370kW/50HzQSV81G16缸V型1500转/分钟1540GQNA1540kW/50HzQSV91G18缸V型1500转/分钟1570GQMB1570kW/50HzQSV81G16缸V型1500转/分钟1750GQNB1750kW/50HzQSV91G18缸V型1500转/分钟2000GQRC-2000kW/50HzQSV91G18缸V型1500转/分钟“稀薄燃烧”燃燃气机组机型单位G3306TAG3406TAG3406LEG3412TAG3508LEG3612SITAG3616SITA发电机额定输出功率kW110190350519102524003385发动机转速Rpm1500150015001500150010001000能量消耗（低热值）MJ/hr1451207337585044108102392533381天然气耗量m3/hr41.659.4107.7144.6309.9685.9957废烟气排量m3/hr4189041278250948153747251928废烟气温度°C540415450453445450446废烟气排热量MJ/hr2633826161166219954387445缸套冷却水出口温度°C99999999998888中冷器进口温度°C54323232325432发电热效率%27.293333.5337.0434.1436.1136.51供热效率%54.2747.3749.0741.3648.5534.334.5总热效率%81.5680.3682.678.482.6870.4171.01热电比%1991441461121429595“卡特比勒”内内燃机霍尼韦尔公司司生产的PARALLON75微型涡轮发电电机组其他产品单位参数备注燃气型涡轮发电机最大发电量kW7515℃，标准大气压下，不包括变压器和燃气压缩机电耗，指变频器输出热电效率%28.515℃，标准大气压下的最大电力输出，燃料热值按地位热值计算输出电压V400还有208V、240V、415V、480V、600V可选，单相不平衡率10％以内长×宽×高mm2334×2163×1219重量kg1295不包括燃气压缩机、变压器和启动电源、天然气耗量m3/h≤9.3压力应≥0.62MPa(绝对压力)NOX排放量ppm＜5015℃，标准大气压下满负荷状况噪音db65按ANSI133.8余热利用设备备余热直燃机（（溴化锂机组组）：目前市场上的的直燃机品牌牌有：“远大空调”生产的直燃机机“大连三洋”生产的直燃机机“双良”生产的直燃机机热水烟气直燃燃机；烟气热水蒸汽汽直燃机等，，制冷、制热范范围广，可以以适应不同热源。远大直燃机组组根据热源的不不同主要有：：机型代号

BZHE152025304050657585100125150制冷量千瓦

kW174233291349465582756872989116314541745万大卡/时

104kcal/h152025304050657585100125150冷吨

USRt50668399132165215248281331413496制热量千瓦

kW13517922426935844958367276289711211349万大卡/时

104kcal/h11.615.419.323.130.838.650.157.865.577.196.4116机型代号

BZHE1752002503004005006008001000120016002000制冷量千瓦

kW2035232629083489465258156978930411630139561860823260万大卡/时

104kcal/h1752002503004005006008001000120016002000冷吨

USRt57966182799213231653198426463307396852916614制热量千瓦

kW157017912245268735824489538571768967107581435117933万大卡/时

104kcal/h13515419323130838646361777192512341542热水烟气直燃燃机机型代号BZS/BZH/BZE152025304050657585100125150制冷量千瓦

kW174233291349465582756872989116314541745万大卡/时

104kcal/h152025304050657585100125150冷吨

USRt50668399132165215248281331413496制热量千瓦

kW13517922426935844958367276289711211349万大卡/时

104kcal/h11.615.419.323.130.838.650.157.865.577.196.4116机型代号BZS/BZH/BZE1752002503004005006008001000120016002000制冷量千瓦

kW2035232629083489465258156978930411630139561860823260万大卡/时104kcal/h1752002503004005006008001000120016002000冷吨

USRt57966182799213231653198426463307396852916614制热量千瓦

kW157017912245268735824489538571768967107601435117933万大卡/时104kcal/h13515419323130838646361777192512341542烟气热水蒸汽汽直燃机型号BZ152025304050657585100125150制冷量kW174233291349465582756872989116314541745制冷量104kcal/h152025304050657585100125150制冷量USRt50668399132165215248281331413496制热量kW13517922426935844958367276289711211349制热量104Kcal/h11.615.419.323.130.838.650.157.865.577.196.4116型号BZ1752002503004005006008001000120016002000制冷量kW2035232629083489465258156978930411630139561860823260制冷量104kcal/h1752002503004005006008001000120016002000制冷量USRt57966182799213231653198426463307396852916614制热量kW157017912245268735824489538571768967107601435117933制热量104kcal/h13515419323130838646361777192512341542“远大”余热直直燃机DG-11H~83H系列DG-11M~82M系列MHC-20(P)~80(P)系列MKG100M(P)~180M(P)系列MKG100H(P)~180H(P)系列拥有以下五大大系列，共计计77种规格大连三洋直燃燃机组DG-11H～83H系列24种规格

制冷冷能力352kW～5,812kW供暖能力294kW～4,535kWDG-11M～82M系列23种规格

制冷冷能力352kW～5,274kW供暖能力294kW～4,413kWMHC-20(P)～80(P)系列MKG100M(P)～180M(P)系列MKG100H(P)～180H(P)系列30种规格

制冷冷能力70.3kW～633kW供暖能力57.9kW～530kW烟气型溴化锂锂吸收式冷热热水机组双良直燃机组组冷热同时取出出型常见的设计方方案（1）燃气轮机+余热直燃机组组系统示意图如如下（2）燃气轮机+余热锅炉+双效蒸汽制冷冷机+热交换器系统示意图如如下（3）微燃机+余热直燃机组组系统示意图如如下（4）燃气内燃机机+余热直燃机组组系统示意图如如下在北京地区，，拥有大量规规模在50000m2左右的公用性性和商用性建建筑,研究制定这一一规模的热电电冷一体化综综合技术解决决方案，对于于北京的环境境保护、提高高电力供应安安全和减缓电电空调调峰压压力，以及北北京的可持续续发展具有深深远意义。现以“50000m2级建筑分布式式冷热电联产产”为例，，说明冷热电电三联供的经经济性。方案编写人员员：金红光（博士士、中国科学学院工程热物物理研究所研研究员、中国国能源网高级级顾问）韩晓平（中国国能源网首席席信息主管））范鹤海（中国国能源网高级级技术顾问华华北电力设设计院教授授级高级工程程师）江丽霞（博士士、中国科学学院工程热物物理研究所助助理研究员））50000m2级建筑分布式式冷热电联产产经济性分析燃气轮机设备投资美元750,000元6,202,500关税（含增值税）元1,860,750余热直燃机设备投资元2,469,060运费/工程安装费用元2,000,000预计工程总造价元12,532,310单位平米分摊元/m2250.65工程造价估算算预计工程总造造价1,253万元，这一费费用不包括土土地费用和建建筑物内部的的暖通空调系系统的投资。。SolarTurbines生产的Saturn20机组远大空调生产产的余热型溴溴化锂BHRS250Ⅶ机组机组设备：发电节支元/a4983264制冷供热节支元/a3813669总收入元/a8796933kWh运行费用元/kWh0.065年运行费用元/a547560冬季天然气价格元/m31.8冬季燃气支出元/a2881742夏季天然气价格元/m31.4夏季燃气支出元/a2150257燃料支出元/a5031998总支出元/a5579558收益元/a3217374投资偿还周期A3.9燃气轮机部分偿还周期a2.8折旧周期A20设备折旧费元/a626615.5年节约支出元/a2590759.5投资收益年节约支出约约259万元电力接入：电力系统示意意图Solar燃气轮机可以以与电网同步步供电，通过过一个安装在在线路上的探探测器自动跟跟踪电网送电电的频率、象象限周波，通通过控制计算算机对发电机机的频率进行行调节，并通通过控制燃气气供应量，来来调节功率输输出，可以确确保电力不反反送上网，保保证用户电网网和公共电网网的安全运行行。50,000平方米不是一一个绝对的条条件，要看项项目的性质来来决定。例如商店，每每平方米的制制冷量120W，采暖量80W，而电量达到到120W，按这个要求求：制冷仅满满足24,000平方米，采暖暖仅满足28,000平方米，电力力仅满足10,000平方米。按照照本方案确立立的设计原则则，只能保证证25,000-30,000平方米的商业业建筑的需求求。如果按照北京京地区节能建建筑的平均值值，制冷量44W，采暖量34W，本方案的最最大平均制冷冷面积65,250平方米，最大大平均采暖面面积66,500平方米。所以以对于用热量量较低的节能能建筑，可保保证65,000平方米建筑面面积。8-12万平方米的建建筑可以考虑虑实用2套系统；12-20万平方米的建建筑可以考虑虑使用3套系统，多系系统供能的优优点为：一是是安全；二是是调节灵活性性大。但再大大的建筑物就就最好选用更更大的燃气轮轮机系统了。。说明基本参数：建筑面积4.3万m2；空调面积27645m2；三种方案的比比较：方案一、直燃燃机+电制冷方案二、燃气气锅炉+电空调（常规规方案）方案三、内燃燃机+烟气热水型溴溴化锂直燃机机+电制冷机（三三联供方案））以“北京汽车车博览中心——汽车博物馆””为例进行说说明机组设备：燃气内燃机1台：VGF48GSID烟气热水吸收收式溴化锂制制冷机组1台：BZHE200风冷电制冷机机组1台：YSDACAS35CFE

方案一直燃机+电制冷方案二燃气锅炉+电空调（常规方案）方案三内燃机+烟气热水型溴化锂直燃机+电制冷机（三联供）工程静态投资

万元859.86768.861190.78供冷量收入

万元197.48197.48197.48供热量收入

万元141.54141.54141.54年电费合计

万元65.53104.2965.53年发电收入合计万元00247.76年燃气费用

万元64.6237.22162.53年能源收入

万元208.87197.51358.72三联供方案的的年能源收入入最高，即运行费用最低低；比常规方案案节省161.21万元。投资及收益中国科技促进进大厦位于北北京东城区安安定门外大街街与和平里中中街路口东北北角，与煤炭炭大厦、江苏苏大厦和东西西平行，并位位于东侧。编编号为303#大楼。主楼：地下3层、地上14层，总建筑面面积18600平方米；配楼：3层，总建筑面面积4200平方米。该大厦集办公公、酒店和商商住于一体，，是一个多功功能，综合服服务性建筑。。机组设备：4台宝曼TG80微燃机2台远大空调75万大卡级余热热溴化锂吸收收式制冷机中国科技促进进大厦单位微燃机总造价万人民币459.64发电收益人民币1245345供冷热收益人民币1617329燃料成本人民币2105904维护检修成本人民币95343总收入人民币2862674总支