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    分布式能源(冷热电三联供技术)及其应用和开发

    发布日期2016-01-28 11:28:591052

     分布式能源(冷热电三联供技术)及其应用和开发

    分布式能源没有统一的定义,发展处于探索阶段,在中国,相关配套政策、技术、设备等都正在逐步出台。
    世界分布式能源联盟的定义:
    分布式能源是分布在用户端的独立各种产品和技术,包括:
    1、高效的热电联产系统,功率在3KW—400MW的燃气轮机、蒸汽轮机、内燃机、燃料电池、微型燃气轮机等;
    2、分布式可再生能源,包括光伏发电系统,小水电、生物能发电以及风力发电。
    国家发改委的定义:
    分布式能源是利用小型设备向用户提供能源供应的新型能源利用方式。与传统的集中式能源相比,分布式能源接近负荷,不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输送,可大大减少线损,节省输配电建设投资和运行费用;由于兼备发电、供热等多种能源服务功能,分布式能源可以有效的实现能源的梯级利用,达到更高的能源综合利用率。
    中国行业标准定义:
    天然气分布式能源,是指利用天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率达到70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应及现代能源供应方式 ,是天然气高效利用的重要方式。


    燃气冷热电三联供技术
    天然气分布式能源就是在用户终端实现冷热电三联供,也叫CCHP(Combined Cooling, Heating&Power),它主要是利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电,对作功后的余热进一步回收,用来制冷、供热和生活热水,就近供应。
    特点:
    1、它将能源系统以小规模(数千瓦至50MW)、模块化、分散式的方式布置在用户附近。
    2、可独立地输出冷、热、电三种形式的能源。天然气利用率高,大气污染物排放少,是一种高效的能源综合利用方式。
    3、电原则上以自用为主,并网不上网,并网的目的是调峰和应急。
    三联供系统基本原理-----能源的梯级利用

    楼宇式天然气冷热电三联供技术是一项先进的供能技术,它首先利用天然气燃烧做功产生高品位电能,再将发电设备排放的低品位热能充分用于供热和制冷,实现了能量梯级利用,因而是一种高效的城市能源利用系统,是城市中公共建筑冷热电供应的一种新途径。

    燃气冷热电三联供系统属于分布式能源。
    分布式能源是相对于传统的集中式供电方式而言的,是指将发电系统以小规模、小容量(数千瓦至15MW)、模块化、分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出电、热和冷能的系统。

    分布式能源的能量梯级利用


    分布式冷热电联产系统的典型流程

    1)燃气轮机-余热吸收式分布式联产

     
    蒸汽型联产系统,余热锅炉透平排气的余热被回收,用以产生蒸汽。夏季用蒸汽驱动溴化锂吸收式机组制冷;冬季可利用这部分蒸汽直接供热或驱动吸收式热泵供热。排烟温度多为350~550℃,发电效率为24~34% ,冷电比(热电比)通常为1.5~2.5。
    2)燃气轮机烟气吸收式分布式联产

    直接通过烟气型溴化锂吸收式机组回收利用,没有余热锅炉这一中间环节。
    排烟温度多为350~550℃, 发电效率为24~34% ,冷电比(热电比)通常为1.5~2.5。

    3)回热循环燃气轮机—烟气吸收式分布式联产

    与简单循环燃气轮机-烟气吸收式分布式联产系统相比,系统增加一套空气预热器,利用排气给空气预热。
    发电效率相对于简单循环燃机要高,有高达38% ,冷电比(热电比)多为1.0~1.5。
    4)汽轮机-余热吸收型分布式联产系统

    系统性能与机组容量关系很大,容量较小的机组性能比较差,而大型机组生产冷量对外传输半径小;用蒸汽送至用户端然后做吸收式制冷,管道造价高;蒸汽系统以水为循环工质,系统复杂,不适合中小型用户。
    5)内燃机-余热吸收型分布式联产系统

    内燃机排气温度350~450℃,缸套水温度大于90℃,其余热量占输入燃料能量的30~40%,可直接用供热,另外可考虑在烟气型机组尾部增加一级换热器,回收170℃以下的余热用于生产热水。冷电比(热电比)通常为1.0~1.5 。
    6)斯特林发动机-余热吸收性分布式联产系统

    该系统与内燃机联产系统相似,斯特林机是一种外部加热的闭式循环发动机,与内燃机相比,斯特林机的排气温度更高,回收利用是更便利;但冷却水温相对于内燃机的缸套水低,同时冷却水带走的热量在全部输入能量中所占的份额较大。
    7)燃料电池-燃气轮机-余热吸收型分布式联产系统

    SOFC固体氧化物燃料电池,单独发电效率为50~60% ,与燃气轮机组合成混合动力系统,其发电效率可达到70%,NOx的排放量低于1ppm ,是目前最洁净的能源系统之一。
    电输出占很大比重,冷电比(热电比)仅为0.2~0.5。此系统技术发展还不成熟,尚处实验阶段。
    分布式能源发展趋势

    以分布式多联供技术为核心,结合可再生能源构建区域“小型化区域能源网络”,形成多能互补的智能电网(微电网)与智能冷热气网相融合;
    区域型能源系统的优势在于可以引进高效热电机组,实现燃气、电、热、冷的最优匹配,提高能源利用率;
    实现建筑物之间、企业之间的连接和能源共享,有效融入太阳能发电、太阳热利用、生物质发电、地热利用等,从而有效减低二氧化碳排放。