小型冷熱電聯供風光機互補的能源利用系統

管少鋒 王 寧 朱晨光 張明禮

（平高集團有限公司 河南平頂山 467000）

引言

過去所采用的化石能源日漸減少，所造成的環境問題限制了全球經濟的發展。但是，所需要的能源量卻在不斷的增長，其已經成為了人類發展過程當中非常關鍵的戰略物資。和其他國家相比，我國的石化能源相對緊缺。

太陽能、風能都是可再生能源當中的一種，而天然氣則屬于清潔能源，三者所構成的能源系統都是目前炙手可熱的產業，具有非常廣闊的發展空間。一，太陽能光伏發電對于提高國民經濟具有非常大的幫助作用，光伏發電市場目前得到了很多國家的關注，根據調查能夠發現，全世界的光伏市場會在2020年增長到70GW。另外，我國為了讓風力發電成本得到下降，很多時候都是使用大容量風電場，因為風向具有隨機性，造成風電場具有很大的出力情況，如果風的電容量占據了大部分的電網容量的話，那么在形成波動的情況下，會給電網的和電壓的平穩性形成干擾。而為了解決這方面的難題，這些年以來，我國創建出了很多能源互補系統。此外，這些年因為燃氣發電技術得到了普遍的應用，并且取得了不錯的環保效果，因此得到了普遍的青睞。

我國電力科學院通過研究了解到，到了2020年，電力供應缺口會達到了100GW，所以融合可再生能源創建“小型化區域能源系統”，這樣就能夠引入高效熱電機組，從而讓燃氣、電等得到最好的配置，以此加強能源使用率。

1 系統概述

光伏發電單元使用相應的光電板，并轉化程太陽光能，然后利用智能管理核心來給蓄電池的充放電做采取系統的管理。風力發電單元使用小型風力發電機來轉化成為風能，另外利用智能管理的方式來掌控系統的放電工作。每個單元之間在收集能源的工作上進行互相補充，而且還具有自身的特點。光伏發電單元具有穩定的供電能力，而且無需太高的運行成本，不過造價比較昂貴；風力發電單元需要很多的發電量，造價以及運行費用都不是很高，不過卻沒有較好的穩定性；燃氣微燃發電系統造價和運行成本不高，穩定性也不錯。

2 國外發展情況

（1）美國。美國研究冷熱電聯供系統非常早，而且還具有相關的法律。從上世紀70年代末開始，美國創建了“CCHP創意”，該創意規定了要在未來30多年的時間里，建設出20%的商業建筑，同時還要讓用戶都能夠采用冷熱電聯供系統；在2020年的時候，爭取能夠建設出50%的商業建筑，并讓這些建筑都能夠使用冷熱電聯供系統。此系統在美國的發展勢頭良好，具有非常不錯的前景，相信隨著發展力度的加強，此系統會在美國得到大眾的普遍認可。

（2）日本。日本的能源并不是很豐富，所以發展聯供技術是獲得能源的最有效方式。該國政府主要是利用有關的法律來加強聯供技術的研究力度，同時，還給共聯系統實行降低稅費的政策。日本的一些用戶在采用冷熱電聯供系統的時候，主要是在白天使用分布式系統供電，而到了晚上則使用電網的電力供電，這樣一來就能夠很大程度的加強能源的使用率。

3 應用實例

在我國的某個經濟園區，此區具有發展燃氣分布式能源的優勢。如果本地區燃氣價位是2.3元/Nm2，那么就無法達到我國另外一些地區的燃氣價格標準。不過此地區還沒有采用峰谷電價，商業用電是1元/kWh。如果是高電價低氣價的方式，那么就能夠讓燃氣分布式能源具備很好的經濟性。此外此地區位于太陽能三類區域，一年內日照時間能夠達到2200小時-3000小時之間，輻射量則在502kJ/cm2-586kJ/cm2之間。太陽能會得到理想的開發效果，能夠將其運用到屋頂光伏發電系統當中。此外，該地區擁有淺層地熱資源，這就讓現在所建設的一些大樓和展館，均已經可以運用地源熱泵系統。這樣一來就為經濟園使用燃氣分布式多源互補新能源綜合供能系統，創造出了非常好的條件。

根據建筑功能，園區主要是具有辦公的作用，通常情況下，從8點開始供冷，到20點結束。由于建筑具有冷熱惰性，所以要事先預熱（冷），時間為7點20分左右。而且在供熱的月份通常在11月15日到來年的3月15日，供冷月份則是5月15日開始，4個月以后結束。可以根據實際情況合理的增加供熱（冷）時間，供熱時間可以從11月8日到3月22日，供冷時間可以從5月8日到9月22日。

經濟園區冷熱負荷分別為33652kw和22671kw。在創建園區期間以及新能源綜合供能系統的過程中，均一共分成兩個階段。項目裝機情況為：

此綜合供能系統燃氣分布式能源站，通常使用的是地下廠房，其面積為3500m2。第一階段，在屋頂光伏發電系統當中，薄膜太陽能電池占地面積能夠達到3000m2，屋頂面積則為13000m2。到了第二階段，在屋頂光伏發電系統當中，薄膜太陽能發占地面積能夠達17000m2，屋頂面積為4800m2。

燃氣里燃機發電里在融入天然氣以后，發電所形成的高溫煙氣在被灌入溴化鋰機后，夏天能夠制造空調冷水，而到了冬天則能夠制造空調熱水。天然氣內燃機發電和光伏發電站之間具有互補性，而在兩者同時運行的過程中，能夠給經濟園區提供一些電力。供冷以及供熱調峰分別使用的是電制冷機以及燃氣熱水鍋爐。另外，經濟區內的大樓的共冷熱主要是地源泵所創造。太陽能發電和燃氣分布式能源之間具有互補性，在他們一同運行的時候，經濟園區范圍內通常會采用太陽能來發電，如果不夠的話，那么就要讓市政電網來填補。太陽能發電站在一年之內會不間斷的運行，而燃氣分布式能源主要是到了共冷熱的時候才運行。

通過調查能夠了解到，該項目投資金額達到了2億，而收益率則達到了10%。而通過預估能夠了解到，燃氣分布式系統能夠減少1.61萬t的二氧化碳量。光伏發電站供電站量是240萬kW,這個程度能夠減少1486t的二氧化碳。新能源供能系統，能夠減少1.76萬t的二氧化碳。通過這些數據能夠充分證明，該項目在建設完成以后，具有非常不錯的經濟效益，而且還具有環保的作用，所以一定要得到相關工作者的高度重視。

結語

不管是太陽能也好，清潔能源天然氣也罷，和另外的一些能源進行互補逐漸變成了一種發展能源的新形勢。特別是由于使用范圍的擴充，太陽能和另外的一些能源進行互補更是成為了一種普遍現象。此外，多能源使用也成為全新的研究目標，而且也能夠進行互補，并不會遭到陽光的制約，可以符合使用者的要求。從現在的實際情況來看的話，這是燃氣分布式能源系統和太陽能發展的主要流程。