浅谈分布式能源的冷热电联产系统

摘　要： 随着当今社会的不断发展，能源的发展也日趋多元化，其中分布式能源的发展特别引人注目。本文论述了分布式能源系统中热电冷联产的意义和应用，冷热电联产中的 的热和冷是如何联产的，其产出的热和冷在暖通空调系统中是如何应用及其系统的组成。还谈了冷热电联产的经济性，及在我国推广的必要性。

关键词：分布式能源系统，冷热电联产，燃气轮机
一、分布式能源系统的冷热电联产发展应用的简介
　　能源产业和电力工业发展方向是“大机组.大电厂和大电网”。但是， 在许多特殊情况下，分布式供电是集中供电不可缺少的重要补充。如：满足特殊场合的需求；弥补大电网在安全稳定性方面的不足；为可再生能源的利用开辟了新的方向等。分布式发电方式多种多样，根据用户需求不同，有电力单供方式与热电联产方式（CHP），或冷热电三联产方式（CCHP）。其中冷热电三联产方式（CCHP）是目前分布式能源系统发展的主要方向，其经济性，效益性，能源利用性最好。冷热电联产（CCHP）是一种建立在能源的梯级利用概念基础上，将制冷.供热（采暖和供热水）及发电过程一体化的多联产总能系统，目的在于提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放。
  典型的冷热电联产系统包括动力与发电系统和余热回收供冷/热系统，发电设备主要选择燃气轮机或者内燃机，冷热电联产系统是能源实现梯级利用的有效方式，使能源的利用率提高20~30%。冷热电联产系统也是目前世界上兴起的分布式供电的主要方式之一，它可降低因使用能源引起的环境污染，提高能源供应系统的可靠性。
二、冷热电联产系统的组成形式.选择与分配原则
  针对不同的用户需求，冷热电联产系统方案可选择的范围很大，与热.电联产技术有关的选择有蒸汽轮机驱动的外燃烧式和燃气轮机驱动的内燃烧式方案；现在示范和推广的冷热电联产系统形式主要有下列几种：
　　1.燃气轮机+余热锅炉+蒸汽型吸收式冷水机组的冷热电联产系统，
　　2.烟气余热利用+补燃型直燃机的燃气轮机冷热电联产系统，
　　3.燃气轮机+燃气型直燃机+电动压缩机式热泵+余（废）热锅炉的冷热电联产系统，
　　4.燃气轮机+电动离心式冷水机+余（废）热锅炉+蒸汽型溴化锂吸收式冷热水机组的冷热电联产系统，
　　5.内燃机发电+余（废）热锅炉+背压式蒸汽轮机+压缩式制冷机+溴化锂吸收式冷水机组的冷热电联产系统，
　　6.燃气-蒸汽轮机联合循环+蒸汽型吸收式冷水机组+燃气轮机+离心式冷水机组的冷热电联产系统，
　　7.燃气-蒸汽联合循环+吸收式冷水机组的冷热电联产系统，
　　8.燃气-蒸汽联合循环+汽轮机直接驱动离心式冷水机组+蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的冷热电联产系统。
　　直接热源制冷（燃气轮机排烟作为制冷热源）和间接热源制冷（由余热锅炉回收燃气轮机排气余热产生蒸汽，再利用蒸汽作为制冷热源）的选择和分配原则：主要考虑过程效率.换热器的经济性.及冷热电负荷分配的灵活性等方面考虑。直接热源制冷无需经过余热锅炉转换为蒸汽，能源的品位损失小.能量利用率高，但由于烟气为加热工质，所以换热器的设计需要考虑高温腐蚀问题；间接热源制冷由于采用两次换热，能量利用率低，过程能的品位损失大，但由于是蒸汽为加热工质，对换热器的材料要求较低。另外，直接热源制冷的负荷分配灵活性差。
三.冷热电联产系统各部分机组
　　冷热电联产系统中，微型燃气轮机.燃气热气机和燃气内燃机是主要的几类热电转换装置。随着微型燃机技术的不断完善，微型燃机发电机组已成为小型冷热电联产的主力。典型的冷热电三联产系统一般包括：动力系统和发电机（供电）.余热回收装置（供热）.制冷系 统（供冷）等。与制冷方式有关的选择有压缩式.吸收式或其它热驱动的制冷方式。另外，供热.供冷热源还有直接和间接方式之分。压缩式制冷是消耗外功并通过旋转轴传递给压缩机进行制冷的，通过机械能的分配，可以调节电量和冷量的比例；而吸收式制冷是耗费低温位热能来达到制冷的目的的，通过把来自热电联产的一部分或全部热能用于驱动吸收式制冷系统，根据对热量和冷量的需求进行调节和优化。溴化锂吸收式制冷机优点：以热能为动力，勿需耗用大量电能，而且对热能的要求不高。能利用各种低势热能和废气.废热，热水以及地热.等，有利于热源的综合利用，因此运转费用低。若利用各种废气.废热来制冷，则几乎不需要花费运转费用，便能获得大量的冷源，具有很好的节电.节能效果，经济性高。
四.冷热电联产系统的经济性
　　冷热电联产系统中制冷机组部分逐渐使用环保型溴化锂机组或者使用环保制冷剂的电动制冷机组代替分产系统中电动CFC 制冷机组，降低了空调引起的温室效应和臭氧层的破坏。在合理的能源价格下，冷热电联产系统具有良好的经济性。当电价为0.93 元/kWh时，如果天然气价格低于1.8 元/Nm3，冷热电联产系统设备投资增加的费用回收年限小于5 年。在一定的天然气价格下，联产系统的经济性优势明显。
五.分布式能源的冷热电联产技术在我国的推广和应用
　　西气东输工程和国内很多大型LPG工程的实施使得我国很多城市，特别是长江三角洲区域.珠江三角洲区域及经济发达的一些省市有了较充足的天然气供应。社会多元化的发展带动的分布式电力供应的发展使得更多的“余热”可以利用而联产出社会需要的“冷”和“热”。那些宾馆.饭店.高档写字楼.高级公寓.大型商场.学校.机关.医院等有稳定的冷.热.电负荷需求.对动力设备的环境特性要求较高.对电力品质及安全系数要求较高同时电力供应不足的单位或地区有非常好的适用性，能带来很好的经济效益.环保效益和社会效益。联产系统的经济性随着电价的升高加速增加。在合理的天然气和电价比下，冷热电联产技术在我国将得到推广和应用。
　　随着天然气的广泛应用.电力垄断的逐步解体.环境保护要求的提高，不仅我国很多区域和边远地区的分布式供电将得到极大的发展，而且发展小型化的分布式供电（特别是具有能源-资源利用合理.环保性能优良.冷热电负荷分配灵活等优势的冷热电联产）将成为中国城市现代化的重要动力。

参考文献：
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[2]徐建中.分布式供电和冷热电联产的前景[J].节能与环保,2002,(03)
[3]俞建洪.论燃气轮机热电冷联产分布式电源系统[J].福建能源开发与节约,2003,(03)本文链接：http://www.qk112.com/lwfw/jsjlw/zhinengkeji/232023.html