綜合住宅區的分布式能源系統導入可行性研究

李 煒（華電電力科學研究院，杭州 310030）

綜合住宅區的分布式能源系統導入可行性研究

李 煒
（華電電力科學研究院，杭州 310030）

本文主要分析了包括可再生能源在內的分布式能源系統在綜合住宅區的應用。通過對住宅區冷熱電能耗負荷分析，模擬計算了兩個能源供應系統的年一次能源消耗量、CO2排放量。冷熱電三聯產的分布式能源供應系統有較好的節能環保效果，有一定的導入可行性。

分布式能源系統；微型燃氣輪機；太陽能光伏發電；冷熱電三聯供

0　前言

分布式能源系統是分散設置在需求側，可實現能源梯級利用，以及資源綜合利用和可再生能源能源供應系統。通過在需求現場根據用戶對能源的不同需求，實現溫度對口供應能源，將輸送環節的損耗降至最低，從而實現能源利用效能的最大化。

1　研究對象

利用典型的居民住宅的電力負荷、供暖熱負荷、夏季冷負荷和生活熱水負荷數據，對居民住宅區的能耗負荷特性進行分析。包括可再生能源、燃氣輪機冷熱電三聯供的能源供應形式的分布式能源系統。同時將其與電網供電、空調器采暖供冷和熱水器供應生活熱水的傳統的居民住宅的能源供應系統進行對比分析，研究分布式能源系統的年間一次能源節約情況和CO2減排情況，從而從節能和環保兩個方面來討論居民住宅區中導入分布式能源系統的可行性。

2　分布式能源系統和傳統能源供應系統

2.1分布式能源供應系統

針對住宅區設計的分布式能源系統是燃氣輪機發電、太陽能發電系統和電網系統三部分共同構成。

2.1.1太陽能發電

住宅區總的屋頂面積為3592m2。考慮到鋪設條件限制，鋪設太陽能電池板的面積為總屋頂面積的一半即1796m2。選擇的太陽能電池板型號為120（17）P1470×680，其峰值功率為120Wp，單個電池板面積為1470×680mm2，太陽能電池板數量：N=1796塊。太陽能光伏發電系統總容量為215.52kW。太陽能電池板的朝向為正南，傾斜角度為33°。

2.1.2微型燃氣輪機

根據住宅區最低電力負荷26.71kWh，本系統選用美國Capstone 的C30型低壓微型燃氣輪機，容量為28kW。運行方案為24小時不間斷運行。

2.1.3補燃余熱鍋爐

本系統利用的是以天然氣為燃料，帶內補燃裝置的自然循環余熱鍋爐，鍋爐余熱利用率為82%［3］。

2.1.4溴化鋰吸收式制冷機

本系統利用的溴化鋰吸收式制冷機是以高壓加熱蒸汽為熱源的，雙效吸收式溴化鋰制冷機，它可有效地利用低品位熱能，制冷機的COP值為1.4［1］。

2.2傳統能源供應系統

而普通的能源供應系統主要能源供應靠電網系統來提供。其中冷負荷和供暖熱負荷是通過空調把電能轉換為冷量和熱量，而生活熱水負荷則是通過電熱水器來產生熱水。

3　導入效果分析

3.1電力情況分析

從表1中可以發現，總電力負荷需求的各約47%分別由燃氣輪機和太陽能電池板發電提供，而僅有6%左右從電網購買。

表1　小區能耗分析（單位：kWh）

3.2熱量情況分析

其中燃氣輪機的余熱量為795700kWh，其中未被利用的熱量為223382.06kWh，約占總余熱量的利用30%。補燃熱量約占小區總熱量需求的16%。因此本系統中由于燃氣輪機余熱產生時間和居民熱負荷需求時間的不統一性，造成余熱量未被充分利用，同時又需要一定的補燃能量消耗。

3.3節能性分析

對于同樣的居民小區。分布式能源供應系統的能耗遠遠小于普通能源供應系統，每年可以節省一次能源5455254.42MJ，節能率為56.55%。在不考慮投資等的經濟性前提下，我們可以得出分布式能源供應系統要比同等條件下普通能源供應系統節能。

3.4環保性分析

每年對于同樣的居民區，兩種不同供應系統產生的CO2量不相同，分布式能源供應系統的CO2排放量明顯要比普通能源供應系統的小，每年可以減少CO2排放量為969667.23kg，減排率為80.245%，所以分布式能源供應系統在相同條件下，更加環保。

4　結論

本論文在對一個綜合住宅區的能耗分析的基礎之上，從節能和環保效果兩個方面探討了包括可再生能源的分布式能源供應系統的導入可行性。通過模擬分析得出以下結論：

（1）住宅區的電力負荷需求中，燃氣輪機和太陽能發電各提供了約47%的電力，剩余僅6%電力才有電網提供。

（2）分布式能源供應系統一次能源和CO2排放量均小于普通能源供應系統。其節能率為56.55%。CO2減排率為80.245%。

從以上結論及節能環保效果來看，冷熱電三聯產的分布式能源系統在對象綜合住宅區具有一定的導入合理性。當然因為時間限制，本論文未對經濟性進行詳細分析，系統的可行性還存在可探討的余地。

［1］陳汝東，岳孝方.制冷技術與應用［M］.上海：同濟大學出版社，2006：285-289.

［2］翁一武，翁史烈，蘇明.以微型燃氣輪機為核心的分布式供能系統［J］.中國電力，2003.

［3］于朝陽，王建志，索毓慧.帶補燃余熱鍋爐的研制［J］.補燃余熱鍋爐，2003.

［4］楊金煥，于化叢，葛亮.太陽能光伏發電應用技術［M］.電子工業出版社，2009：174-179.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.057