AC米兰官网-分布式冷热电三联供技术解读

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　　分布式冷热电三联供技术 目录 冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景 5 1 3 4 主要内容 2 冷热电三联供系统基本类型 1. 冷热电三联供技术概述 燃气冷热电三联供，即 CCHP （ Combined Cooling, Heating and Power ），是指以天然气为主要燃料 带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备 运行，产生的电力满足用户的电力需求， 系统排出的废热通过余热锅炉或者余热 直燃机等余热回收利用设备向用户供热、 供冷。经过能源的梯级利用使能源利用 效率从常规发电系统的 40% 左右提高 到 80% 左右，节省了大量一次能源。 基本概念 1. 冷热电三联供技术概述 与其它能源技术有机融合，组成多元化供能系统 基本概念 1. 冷热电三联供技术概述 辅 助 系 统 余热 利用 系统 动 力 系 统 ? 燃气轮机 · 斯特林机 ? 燃气内燃机 · 燃料电池 ? 微燃机 ? 冰蓄冷装置 · 电制冷机 ? 蓄热装置 · 燃气锅炉 ? 热泵 ? 余热锅炉 ? 吸收式制冷机 ? 换热装置 设备组成 1. 冷热电三联供技术概述 目前三联供系统常用的发电机有燃气内燃机、燃气轮机、微燃机 等不同形式，各种发电机的三联供系统的一些参数比较如下表 动力系统 燃气内燃机 燃气轮机 微燃机 容量（ kW ） 20-5000 30-350 发电效率 (%) 22-40 22-36 18-27 综合效率 (%) 70-90 50-70 50-70 燃料 天然气 天然气 天然气 启动时间 10s 6min-1hr 60s 燃料供应压力 低压 中高压 中压 噪音 高 ( 中 ) 中 中 NOX 含量 (ppm) 较高 低 低 1. 冷热电三联供技术概述 燃气内燃机 －性能特点 燃气内燃发电机突出的优势是发电效率高、环境变化（海拔高度、 温度）对发电效率的影响力小、所需然气压力低、单位造价低， 当然也有余热利用较为复杂、氮氧化物排放量略高的缺陷 ，其特 点主要如下： 单机能源转换效率高，发电效率最高可达 40% 以上，能源消 耗率低。 地理环境造成的影响最小，高温、高海拔下可正常运行。 通常海拔高度每增加 300m ，内燃机的发电出力下降 3% ；环 境温度每增加 1 ℃，内燃机的发电出力下降 0.32% 。 可直接利用中低压天然气。 1. 冷热电三联供技术概述 燃气轮机 －性能特点 燃气轮机发电机具有体积小、运行成本低和寿命周期较长（大修周期在 6 万小时左右）、出口烟气温度较高、氮氧化物排放率低等优点 燃气轮机发电机组发电电压等级高、功率大，供电半径大、适用于用电负 荷较大的场所。 发电机输出功率受环境温度影响较大。当大气温度由 15 ℃降至 -20 ℃时， 功率增加 25%~35% ，效率增加 6%~10% ；当大气温度由 15 ℃降 至 40 ℃时，功率降低 17%~23% ，效率降低 5%~8% 。 燃气轮机发电机组余热利用系统简单、高效。 燃气轮机发电机组一般需要次高压或高压燃气。 1. 冷热电三联供技术概述 微燃机 －性能特点 微型燃气轮机叶片很小，为了获得较好的空气动力学性能，多使用单级离心 压气机和单级向心透平，冷热电联供系统所使用的微型燃气轮机的功率在 30kW ～ 300kW 之间。 微燃机的特点是废气余热回收为热水； 运动部件少，重量轻，振动小，没有必要设置特殊的防振设施； 输出功率受环境温度影响；罩外噪声小； 100 kW 以下可切网运行。另外， 小叶片的冷却问题使透平进口温度受到限制，使目前的微型燃气轮机简单循 环的效率很难超过 20 % ，带回热器的可以接近 30 % 。发电效率低、发电功率小 1. 冷热电三联供技术概述 辅 助 系 统 余热 利用 系统 动 力 系 统 ? 燃气轮机 · 斯特林机 ? 燃气内燃机 · 燃料电池 ? 微燃机 ? 冰蓄冷装置 · 电制冷机 ? 蓄热装置 · 燃气锅炉 ? 热泵 ? 余热锅炉 ? 吸收式制冷机 ? 换热装置 设备组成 1. 冷热电三联供技术概述 三联供系统常用的余热利用设备有余热锅炉、吸收式制冷机和换热设备 余热锅炉 1. 冷热电三联供技术概述 吸收式制冷机 溴化锂制冷机 氨制冷机 蒸汽型 直燃型 余热型 热水型 复合热源型 以蒸汽的潜热为驱动源 以燃料燃烧为驱动源 以热水的显热为驱动源 以各种余热为驱动源 热水与直燃型复合 热水与蒸汽型复合 蒸气与直燃型复合 烟气与直燃型复合 …… 1. 冷热电三联供技术概述 换热器 1. 冷热电三联供技术概述 辅 助 系 统 余热 利用 系统 动 力 系 统 ? 燃气轮机 · 斯特林机 ? 燃气内燃机 · 燃料电池 ? 微燃机 ? 冰蓄冷装置 · 电制冷机 ? 蓄热装置 · 燃气锅炉 ? 热泵 ? 余热锅炉 ? 吸收式制冷机 ? 换热装置 设备组成 1. 冷热电三联供技术概述 辅助设备 蓄冷设备 蓄热设备 燃气锅炉 电制冷机 热泵 目录 冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景 5 1 3 4 主要内容 2 冷热电三联供系统基本类型 2. 冷热电三联供系统基本类型 采用燃气轮机，为充分利用烟气余热和烟气中的含氧量，宜采用： 1 ） 燃气轮机 + 补燃型吸收式冷暖机（直燃机）； 2 ） 燃气轮机 + 余热吸收式冷暖机（直燃机） + 电制冷机 + 燃气锅炉； 3 ） 燃气轮机 + 余热锅炉 + 蒸汽型吸收式制冷机 + 电制冷机 + 汽水换热装 置 + 燃气锅炉； 4 ） 燃气轮机 + 余热锅炉 + 蒸汽型吸收式制冷机 + 热泵型电制冷机 + 电制 冷机 + 换热装置 + 燃气锅炉； 5 ） 燃气轮机 + 补燃型吸收式冷暖机（直燃型） + 电制冷； 6 ） 燃气轮机 + 高压余热锅炉 + 汽轮发电机 + 低压余热锅炉 + 蓄热装置 + 蒸汽吸收式制冷机 + 电制冷机 + 换热装置 2. 冷热电三联供系统基本类型 采用内燃机，内燃机有烟气、缸套水等余热，为充分利用余热宜采用： 1 ） 燃气内燃机 + 热水型吸收式制冷机 + 电制冷机 + 燃气锅炉； 2 ） 燃气内燃机 + 热水型吸收式制冷机 + 热泵型电制冷机 + 电制冷机 + 蓄 冷装置 + 燃气锅炉； 3 ） 燃气内燃机 + 补燃型烟气热水型吸收式冷暖机（直燃机） + 电制冷 机。 2. 冷热电三联供系统基本类型 采用微燃机时，由于发电量小，当回热器的回热量可调时，宜采用： 1 ） 微燃机 + 补燃型吸收式冷暖机（直燃机）； 2 ） 微燃机 + 热水型吸收式冷暖机（直燃机）； 目录 冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景 5 1 3 4 主要内容 2 冷热电三联供系统基本类型 3. 冷热电三联供设计、选型与优化 三联供系统的基本设计思路 从业主或相关设计方了解项目的建筑特点、负荷变化规律、 相关的能源价格等资料，据此确定建筑的负荷变化规律并制定机 组的运行制度，然后确定发电机组容量，根据发电机组的余热供 应能力选择余热利用设备，再根据余热利用设备和对设计负荷的 要求确定调峰设备容量，最后根据主设备的参数和工艺要求选定 各种辅助设备。根据可能采用的运行模式、工艺方案等的不同， 发电设备、余热利用设备、调峰设备可能有多种选择方案，应针 对项目具体情况对各种可能的方案进行综合比较，最后选出最佳 方案。 三联供系统选型需落实资料 1. 项目的面积、建筑特点和功能分区，冷热需求面积； 2. 项目冷负荷、热负荷、热水负荷和电负荷情况； 3. 项目的运行规律：制冷、供暖期持续时间及负荷变化规律； 4. 当地能源价格（天然气价、电价、冷价、热价、热水价、自来水价等）； 5. 电力报装容量，现有市电接入情况； 6. 天然气供应状况：距离、管网、压力等级、流量； 7. 当地的市政条件、地热条件、可再生能源条件； 8. 现有供能设备及使用情况：（包括设备种类、容量、供能范围、供能参数、设备启停规律、相 关运行、投资费用等）； 9. 三联供能源中心可考虑建设位置：（关于目前机房位置，三联供机房位置、消防防爆空间）； 10. 业主可提供资料和图纸：（建筑平面布置、建筑暖通设计说明、变配电室位置、电气一次主接 线. 业主对项目的要求，以及其它建议和意见 。 3. 冷热电三联供设计、选型与优化 三联供系统选型程序 3. 冷热电三联供设计、选型与优化 落实设计资料 负荷分析 确定发电设备容量 余热设备选型 调峰设备选型 对选定的设备组成的多个方案进行计算、比较和筛选：最终确定最有方案 目录 冷热电三联供技术概述 冷热电三联供设计、选型与优化 影响冷热电三联供经济性因素 冷热电三联供相关政策及前景 5 1 3 4 主要内容 2 冷热电三联供系统基本类型 经济性因素 经济性影响因素 燃料价格 年利用小时 电价 M1 M2 M4 M3 4. 影响冷热电三联供经济性因素 供热价格 4. 影响冷热电三联供经济性因素 燃料因素 燃料费在年运行成本中占有相当大的比例，最高的达到 78% ，最低的也有 44 % 。因此天然气价格的波动将直接影响到系统的年运行成本。 图 4-1 天然气价格对投资回收期的影响 系统的投资回收期都随天然气价格的升高而 增加，微燃机和内燃机变化情况基本一致， 而小型燃气轮机的投资回收期随天然气价格 的增加，增加幅度较慢，当天然气价格从 1.0 元 /Nm3 增加到 1.5 元 / Nm3 时，其投资回收期 从 3.02 a 增加到 9.96a ，远低于微燃机的从 3.84a 增加到 15.55 a 和内燃机的从 4.21 a 增 加到 15.54 a. 。 4. 影响冷热电三联供经济性因素 电价因素 提高电价会增加系统投资收益，提高系统的运行经济性，发电效率越高的系统， 其年收入中的供电收入所占的比例也越大。 图 4-2 电价对投资回收期的影响 当电价从 0.5 元 / kWh 增加到 1.0 元 / kWh 时，微燃机和内燃机投资回收期均大幅 下降，微燃机从 9.66a 降到 1.79a ，内燃 机从 10a 降到 1.71a ，小型燃气轮机投 资回收期的变化相对较小，从 5.64a 降 到 1.48a

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