分布式能源站三聯供系統的應用研究

邵方杰

（青島能源開源熱電有限公司，山東 青島266071）

1 引言

現階段，中國在能源利用方面正逐步改革，提倡的節能減排正得到不斷落實，雖然如此，但中國能源改革起步較西方國家遲，目前中國生產制造企業仍保留著傳統的用能方式。圖1為能源利用方式，從圖中可以看出，能源是能夠被多級利用的，它既可以被梯級利用，又能夠被循環利用。由此看來，傳統的用能方式是極其不合理的，其也成為制約社會發展的一大因素。因此，研究如何合理利用能源，減少能源浪費，成為現今全球各國研究的熱門課題，研究的熱點方向之一便是冷熱電三聯供系統的應用。

圖1 能源利用方式

2 冷熱電三聯供系統原理及優勢

冷熱電三聯供系統一般利用燃氣內燃機技術，在發電的同時兼顧余熱回收利用。當天然氣進入內燃機后，產生的動能帶動發電機組發電，產生的電能通過輸變配系統供給用戶用于照明、空調系統及動力系統中；而天然氣與空氣結合在內燃機中產生的余熱煙氣與缸套水又進入到余熱回收裝置中得到進一步的利用，生成的產品（熱水負荷、制冷負荷、采暖負荷）供給所需用戶，使其能夠發揮夏季制冷、冬季采暖的作用。當夏季或冬季負荷高峰出現余熱不足狀況時，可對余熱回收裝置進行天然氣補燃，以滿足用戶的日常需求。

冷熱電三聯供屬于分布式能源之一，隨著中國社會經濟技術的快速發展，分布式能源站三聯供系統得到了進一步應用，其推廣應用能夠達到節能降耗，改善電力供給的目的，是當前提高一次能源利用率的一種重要手段，對此國家在98版《中華人民共和國節約能源法》中指出，“國家鼓勵發展下列通用節能技術：發展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯產技術，提高熱能綜合利用率。”通過冷熱電三聯供系統，實現了對能源的梯級利用，在很大程度上提高了系統能源利用率，生產的產品還可以進行互相補充，增加了系統經濟收益，提高了系統運行效率。

3 分布式能源站三聯供系統的應用

3.1 系統概況

本文所研究的分布式能源站三聯供系統為冷熱電三聯供系統，該系統主要由4大部分構成，包括燃氣內燃機、發電機組、制冷設備、燃氣鍋爐加熱設備。該系統體現了能量梯級利用的原則。從圖1中可以看出，除把次能源燃燒產生的動能傳遞給發電機組進行發電外，排出去的余熱仍然可用于制冷設備制冷和燃氣鍋爐加熱。

3.2 系統運行目標分析

分布式能源站三聯供系統追求的目標主要是節能降耗，提高一次能源利用率，這與國家能源利用的戰略相一致。隨著資源日趨短缺，環境逐步惡化，更加需要增強節能減排的意識。因此，本文對分布式能源站三聯供系統進行應用研究，著重評估其能源利用率、經濟性和環保目標。

3.3 系統的實際應用

以冷熱電三聯供系統應用到某寫字樓為例，來探討其應用價值，該寫字樓建筑面積為9萬m2（地下2.4萬m2，地上6.6萬m2），建筑高度為80 m。需提供供暖及制冷的區域為地上的6.6萬m2。方案設計為2臺燃氣內燃機，將其與余熱回收裝置連接，以便冷熱電三聯供系統為地上寫字樓部分供給冷（熱）媒介，表1為三聯供系統的主要設備。運行方式采取冷熱電三聯供系統與國網并網的形式，在日常使用冷熱電三聯供系統來供應寫字樓中基本用電，在停機維護期間改為國網用電。該系統能夠在很大程度上充分利用余熱，因此，大大提高了該發電機組的一次能源利用率。相關數據統計分析表明，該寫字樓所處地區的建筑能源指標夏季為0.38 GJ/m2，冬季為0.30 GJ/m2。由表1中所選設備及制定的運行方式，得出冷熱電三聯供系統的主要技術指標，如表2所示。

表1 三聯供系統主要設備表

表2 冷熱電三聯供系統主要技術指標表

3.4 效益分析與評估

該寫字樓應用的三聯供系統在發電的同時，還能夠制冷（加熱），與常規的用市電制冷、鍋爐加熱相比，該冷熱電三聯供系統的初期投資高達2 800萬元，而常規的電制冷、鍋爐加熱的成本僅為其一半，即1 400萬元。在建成投產后，兩者的運營成本差距就出來了。

圖2為三聯供系統與常規系統運營成本分析圖，從圖中可以看出，除了能源消耗及運行維護費用比常規方案高外，三聯供發電大大降低了寫字樓購電成本，因此，年總體運營成本三聯供系統較傳統模式節約了380余萬元。考慮到三聯系統完全是由業主單位投資運營，采暖費按當前每月7.5元/m2（按實際采暖面積收取5個月），即按年37.5元/m2計算，供冷費按當前45.5元/m2計算，全部收回成本需9年，之后每年雖維護管理費用有所增加，但總體運營成本與常規系統相比，仍能夠產生較大經濟效益。另外，三聯供系統還具有突出的環境效益，對余熱回收裝置運用，起到了很好的節能減排作用，經數據統計計算，每年可節省標煤1 800 t，節能效果顯著。

圖2 三聯供系統與常規系統運營成本分析圖

4 結論與展望

本文通過對冷熱電三聯供系統的原理進行介紹，闡述了冷熱電三聯供系統這種分布式能源站在能源利用方面具有的優勢，并經過實際案例應用研究，表明分布式能源站三聯供系統與常規系統更具發展競爭力，具有突出的經濟環保優勢，其推廣應用，能夠大大提升一次能源的利用率，從而促進社會更好地實現節能減排的目標。