冷热电联供系统的设计和系统集成.doc

冷热电联供系统的设计和系统集成? ??? 1、系统设计??? 对于冷热电三联供系统来说，热量(冷量)的被利用程度决定了整个系统的经济性。正确合理的设计原则是分布式能源设计成败的关键。电和热没有匹配好，系统的节能效益便不能发挥。设计原则中争论最多的是“以热定电”还是“以电定热”。冷热电联供系统的产热和发电之间存在着平衡关系。取得的热量多、得热的品位(温度)高，就势必要降低发电效率；反之亦然。无论从热力学第一定律还是从热力学第二定律的观点分析，热电联产系统都应该充分发挥发电效率和充分利用排热，这样系统的经济性才能发挥得最好。理论上讲分布式能源的发电系统效率多在30%左右，也就是70%左右的能量以余热的形式排出，所以如果用户的热电需求比在2：1左右可将系统的能源充分利用。但是并不是所有的项目都满足此热电比，其中一个满足了，另一个不是多就是少。并且系统的供电和供热(供冷)是动态变化的，用户的用电用热的峰谷难以同步，这就需要系统具有相对灵活的适应性。在系统设计中，若按照冷热电负荷的峰值确定容量，势必系统容量太大，全年低负荷运行，失去了冷热电联供的意义；若按照平均基本负荷设计容量，又必然会发生可能是高峰能力不足，低谷能力过剩。但如果能与电网积极配合, 电网可作为分布式能源的备用电源，可减少系统的备用容量，减少了分散能源的初投资，一旦分散能源停机，电网可为用户供电，避免了因为分散能源停机为用户造成的损失；另外，与电网相连，在电网的峰荷阶段，分散能源向电网输送电能，牟取利益，改善分散能源的经济性。其次是供电可靠性方面的利益，对用户来说，电网供电与分散能源可互为备用电源，这样可大大提高用户供电的可靠性。若能与电网配合，“以热定电”与“以电定热”相比，无疑是占有绝对的优势，不但系统余热可充分利用，对于用户电的需求也有保障，有效避免了“以电定热”多余热量的浪费。综上所述，分布式能源能否与电网相连接，直接影响系统的经济性和供电的质量。??? 2、系统节能的条件??? 冷热电三联供系统的节能也是有条件的。我们从一次能源利用率PER (primary energy rate)来计算系统是否节能，其定义为获得的能量与一次能源的需要量之比。冷热电分产系统采用电制冷，联供系统采用吸收式制冷，故可求得：　　冷热电分产系统：　　　　 　　冷热电分产系统一次能源消耗量：　　 　　冷热电联供系统：　　 　　将冷热电联产的一次能源消耗量与分产的一次能源消耗量相比较，得到一次能源节约率PES 　　若PES＞0，表示吸收式制冷系统比压缩式制冷系统节能；若PES＜0则表示吸收式制冷机组不节能，同时可以反应出节能度。??? 在节能的前提下，还要根据实际情况，综合考虑地域的气候，经济状况，对供冷、供热的需求以及天然气、电的供应条件和价格，因地制宜，而不是生搬硬套。冷热电联供建设的前提是“冷、热负荷”大小和特性。如果只有电的需求而没有冷热的需求，或是需求很小，就没有必要建冷热电联供。当项目的冷热需求不稳定，波动性比较大，峰谷差悬殊，此时如果建设冷热电联供经济效益不能保证。并且由于分布式能源的初投资大、技术含量相对较高，对维护人员的素质要求相应严格，所以适合在人才聚集经济发达的地区开展，并不是所有的情况都适合发展冷热电联供。??? 3、系统集成??? 典型冷热电三联供系统一般包括：动力系统、供热系统、制冷系统等。天然气冷热电联供系统的模式有许多种，这主要取决于能源需求结构。针对不同用户需求，联产系统方案可选择范围很大。本文介绍两种以燃气轮机为动力应用比较多的模式。??? (1)蒸汽系统燃气轮机的高温排气进入排烟锅炉(余热锅炉)，产生蒸汽，通过蒸汽吸收式制冷机制冷或通过换热器制成热水供采暖及生活热水，系统如图1所示。　 　　(2)排气系统??? 这种系统近年来在国内应用较多。它充分利用了直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的特点，将直燃机与燃气轮机“无缝”结合。燃气轮机发电后的尾气温度在250～550之间，氧的体积分数为14%～18%。在负荷较大时，可以给直燃机直接供天然气补燃，中间省去了余热锅炉，使系统更加紧凑、简单，系统如图2所示。