燃氣冷熱電三聯供系統設計研究

李發才 邵飛 明小名

燃氣冷熱電三聯供系統設計研究

李發才 邵飛 明小名

經濟社會的飛速發展，給人們的生活水平帶來很大提高的同時也造成了環境的嚴重惡化，節能、低碳、減排、環保、綠色成為了當下經濟社會發展的最主要問題。為了在可持續發展的基礎上同時實現節能環保，兩個行之有效的方法就是開發新的可再生能源和提高傳統化石燃料的利用率。而在我國的能源消耗中，煤、石油、天然氣等燃料所占的比重是非常大的，所以必須對傳統的能源系統進行優化配置，從而提高燃料的利用率。

在這樣的社會背景下，建筑行業的冷熱電三聯供（CCHP）技術以其能源利用率高、污染物排放量低等特點引起了人們越來越多的關注。為了解決這些問題，冷熱電三聯供系統已經得到了我國主要城市在政策方面的支持，并以其能源利用率高、污染物排放量少等優點逐漸地發展起來。

一、燃氣冷熱電三聯供系統

1.燃氣冷熱電三聯供系統的概述

燃氣冷熱電三聯供系統（CCHP）是在傳統的熱電聯產的基礎上發展而來的，但又完全不同于熱電聯產，傳統的熱電聯產是以大型化和集中化的方式，將產生的電力通過上網輸送，為整個大區域中的用戶提供電能，同時通過管道為用戶輸送電能；而冷熱電三聯供系統是以機組小型化和分散化的方式布置在距離用戶較近的地方，可以同時向用戶供熱、供冷和供電，實現能源梯級利用的一種能源供應方式，屬于新型的分布式能源系統。

燃氣冷熱電三聯供系統的原則是能級對口、梯級利用，首先是燃氣燃燒得到的高品位熱量通過燃氣輪機發電，然后利用余熱鍋爐將燃機中出來的中溫煙氣進行余熱回收，從而產生高品位的蒸汽，通過蒸汽輪機進行再次的做功發電，余熱鍋爐中排放出的煙氣可以利用低溫余熱回收裝置而產生熱水，產生的熱水就可以提供給用戶使用，其中不足的熱負荷可以利用汽輪機抽汽直接給用戶提供熱能，或者是驅動溴化鋰熱泵給用戶提供熱能。溫度高時，可以利用蒸汽驅動吸收式制冷為用戶提供冷量，不足的部分可以通過電制冷機來滿足用戶對冷量的需求。通過冷熱電三聯供系統這樣能源梯級利用的方式，可以有效地提高能源的利用率，節省對能源的消耗。但是，冷熱電三聯供系統還是將化石燃料作為能量的來源，不能從根本上解決經濟發展與燃料不足的問題，同時，產生能量需要燃料的燃燒，燃料在燃燒過程中肯定會存在污染物的排放。

2.應用燃氣冷熱電三聯供系統的意義

首先，應用燃氣冷熱電三聯供系統可以實現能源梯級利用，提高一次能源的利用率，解決了傳統熱電聯產中難以提高能源利用率的問題，而且，燃氣冷熱電三聯供應系統的單項發電效率雖然不及大型發電廠，但是如果將其余熱提供熱量和冷量也算在內，年平均能量的綜合利用率就可以達到80%以上；其次，燃氣冷熱電三聯系統是供熱、供冷、供電的技術集成，解決了單獨設置功能系統時互相不兼容的缺點，使三種功能實現了在按需供應的前提下，運行還靈活可靠；另外，應用燃氣冷熱電三聯供系統可以實現環境效益和經濟效益的并存，燃氣冷熱電三聯供系統可以提高一次能源的利用率，明顯地提高了節能減排下的環境效益，而且還可以充分利用峰谷電價差來調節供能，從而實現供電能效的提高。

二、燃氣冷熱電三聯供系統設計

1.燃氣冷熱電三聯供系統設計原則

第一，燃氣冷熱電三聯供系統屬于新型的分布式能源系統，分布式能源系統是可持續發展的重要組成部分，是將電力生產、熱力供應、天然氣梯級利用以及環境污染治理等因素，在信息化智能控制和通訊遙控技術的支持下，實現跨行業的優化整合，將輸送環節的損耗降到最低，從而實現能源利用效益的最優化。因此，燃氣冷熱電三聯供應系統要按照分布式能源系統進行設計。第二，選擇燃氣冷熱電三聯供應系統設計方案時，要在對系統備選方案進行節能、環保等方面分析比較的基礎上，進行設計方案的優化確定。第三，選擇燃氣冷熱電三聯供系統的設備時，要在技術經濟合理可行的基礎上，按照節能、環保等性能擇優進行配置。

2.燃氣冷熱電三聯供系統的使用條件

第一，使用燃氣冷熱電三聯供應系統需要的能源供應條件：

（1）使用區域的燃氣供應要充足并且供氣參數穩定。

（2）燃氣發出的電量不僅能夠自發自用，還要能夠并入市電網運行。

（3）市電網供電要實行峰谷分時電價。

（4）電網供電不足或者是電網供電難以實施，但是用戶的供熱、供冷、供電使用負荷較為穩定。

第二，使用燃氣冷熱電三聯供應系統需要的聯供負荷條件：

（1）燃氣輪發電機的總容量要小于或者是等于15MW。

（2）用戶要全年都有熱、冷負荷的需求，并且電力負荷的使用規律和熱、冷負荷的使用規律相似。

（3）聯供系統的年運行時間不要少于3500h。

第三，使用燃氣冷熱電三聯供應系統需要的能源站站址條件：

（1）燃氣冷熱電三聯供應系統的能源站要靠近供電區域的主配電室，而且供熱、供冷的區域半徑不要太大。

（2）燃氣冷熱電三聯供應系統的能源站要方便和市政的燃氣管道進行連接，而且入站燃氣管道的壓力要與國家現行的相關標準、技術規程規定相符合。

（3）如果燃氣發電機設置在所供建筑物的首層或者地下室時，單臺的容量不要超過3MW；如果設置在屋頂，單臺容量則不可以超過2MW。

（4）能源站站址要符合環保要求以及防火、防爆等方面的安全性要求。

第四，使用燃氣冷熱電三聯供應系統的能效條件：

（1）符合能效的指標規定，即燃氣冷熱電三聯供系統的年平均能源利用率要大于70%。

（2）符合配置指標要求，即燃氣冷熱電三聯供系統的年平均余熱利用率要大于60%。

三、結語

隨著我國經濟的不斷發展，能源環境問題日益凸顯出來，合理地使用分布式能源系統，不僅有利于可再生能源的利用，實現節能減排，對電網調峰平谷和經濟發展也是有一定幫助的。作為分布式能源系統的一種形式，冷熱電三聯供能系統越來越得到重視。冷熱電三聯供能系統實現了能源的梯級利用，在能源不斷減少和環境不斷惡化的現代社會，對提高能源利用率實現節能減排非常的重要，是一種值得大力推廣的技術。

（作者單位：廣東省建筑設計研究院）