分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)的應用研究

邵方杰

（青島能源開源熱電有限公司，山東 青島266071）

1 引言

現(xiàn)階段，中國在能源利用方面正逐步改革，提倡的節(jié)能減排正得到不斷落實，雖然如此，但中國能源改革起步較西方國家遲，目前中國生產(chǎn)制造企業(yè)仍保留著傳統(tǒng)的用能方式。圖1為能源利用方式，從圖中可以看出，能源是能夠被多級利用的，它既可以被梯級利用，又能夠被循環(huán)利用。由此看來，傳統(tǒng)的用能方式是極其不合理的，其也成為制約社會發(fā)展的一大因素。因此，研究如何合理利用能源，減少能源浪費，成為現(xiàn)今全球各國研究的熱門課題，研究的熱點方向之一便是冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的應用。

圖1 能源利用方式

2 冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)原理及優(yōu)勢

冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)一般利用燃氣內(nèi)燃機技術，在發(fā)電的同時兼顧余熱回收利用。當天然氣進入內(nèi)燃機后，產(chǎn)生的動能帶動發(fā)電機組發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過輸變配系統(tǒng)供給用戶用于照明、空調(diào)系統(tǒng)及動力系統(tǒng)中；而天然氣與空氣結合在內(nèi)燃機中產(chǎn)生的余熱煙氣與缸套水又進入到余熱回收裝置中得到進一步的利用，生成的產(chǎn)品（熱水負荷、制冷負荷、采暖負荷）供給所需用戶，使其能夠發(fā)揮夏季制冷、冬季采暖的作用。當夏季或冬季負荷高峰出現(xiàn)余熱不足狀況時，可對余熱回收裝置進行天然氣補燃，以滿足用戶的日常需求。

冷熱電三聯(lián)供屬于分布式能源之一，隨著中國社會經(jīng)濟技術的快速發(fā)展，分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)得到了進一步應用，其推廣應用能夠達到節(jié)能降耗，改善電力供給的目的，是當前提高一次能源利用率的一種重要手段，對此國家在98版《中華人民共和國節(jié)約能源法》中指出，“國家鼓勵發(fā)展下列通用節(jié)能技術：發(fā)展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術，提高熱能綜合利用率。”通過冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，實現(xiàn)了對能源的梯級利用，在很大程度上提高了系統(tǒng)能源利用率，生產(chǎn)的產(chǎn)品還可以進行互相補充，增加了系統(tǒng)經(jīng)濟收益，提高了系統(tǒng)運行效率。

3 分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)的應用

3.1 系統(tǒng)概況

本文所研究的分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)為冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由4大部分構成，包括燃氣內(nèi)燃機、發(fā)電機組、制冷設備、燃氣鍋爐加熱設備。該系統(tǒng)體現(xiàn)了能量梯級利用的原則。從圖1中可以看出，除把次能源燃燒產(chǎn)生的動能傳遞給發(fā)電機組進行發(fā)電外，排出去的余熱仍然可用于制冷設備制冷和燃氣鍋爐加熱。

3.2 系統(tǒng)運行目標分析

分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)追求的目標主要是節(jié)能降耗，提高一次能源利用率，這與國家能源利用的戰(zhàn)略相一致。隨著資源日趨短缺，環(huán)境逐步惡化，更加需要增強節(jié)能減排的意識。因此，本文對分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)進行應用研究，著重評估其能源利用率、經(jīng)濟性和環(huán)保目標。

3.3 系統(tǒng)的實際應用

以冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)應用到某寫字樓為例，來探討其應用價值，該寫字樓建筑面積為9萬m2（地下2.4萬m2，地上6.6萬m2），建筑高度為80 m。需提供供暖及制冷的區(qū)域為地上的6.6萬m2。方案設計為2臺燃氣內(nèi)燃機，將其與余熱回收裝置連接，以便冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)為地上寫字樓部分供給冷（熱）媒介，表1為三聯(lián)供系統(tǒng)的主要設備。運行方式采取冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)與國網(wǎng)并網(wǎng)的形式，在日常使用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)來供應寫字樓中基本用電，在停機維護期間改為國網(wǎng)用電。該系統(tǒng)能夠在很大程度上充分利用余熱，因此，大大提高了該發(fā)電機組的一次能源利用率。相關數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表明，該寫字樓所處地區(qū)的建筑能源指標夏季為0.38 GJ/m2，冬季為0.30 GJ/m2。由表1中所選設備及制定的運行方式，得出冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的主要技術指標，如表2所示。

表1 三聯(lián)供系統(tǒng)主要設備表

表2 冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)主要技術指標表

3.4 效益分析與評估

該寫字樓應用的三聯(lián)供系統(tǒng)在發(fā)電的同時，還能夠制冷（加熱），與常規(guī)的用市電制冷、鍋爐加熱相比，該冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的初期投資高達2 800萬元，而常規(guī)的電制冷、鍋爐加熱的成本僅為其一半，即1 400萬元。在建成投產(chǎn)后，兩者的運營成本差距就出來了。

圖2為三聯(lián)供系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)運營成本分析圖，從圖中可以看出，除了能源消耗及運行維護費用比常規(guī)方案高外，三聯(lián)供發(fā)電大大降低了寫字樓購電成本，因此，年總體運營成本三聯(lián)供系統(tǒng)較傳統(tǒng)模式節(jié)約了380余萬元。考慮到三聯(lián)系統(tǒng)完全是由業(yè)主單位投資運營，采暖費按當前每月7.5元/m2（按實際采暖面積收取5個月），即按年37.5元/m2計算，供冷費按當前45.5元/m2計算，全部收回成本需9年，之后每年雖維護管理費用有所增加，但總體運營成本與常規(guī)系統(tǒng)相比，仍能夠產(chǎn)生較大經(jīng)濟效益。另外，三聯(lián)供系統(tǒng)還具有突出的環(huán)境效益，對余熱回收裝置運用，起到了很好的節(jié)能減排作用，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算，每年可節(jié)省標煤1 800 t，節(jié)能效果顯著。

圖2 三聯(lián)供系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)運營成本分析圖

4 結論與展望

本文通過對冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的原理進行介紹，闡述了冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)這種分布式能源站在能源利用方面具有的優(yōu)勢，并經(jīng)過實際案例應用研究，表明分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)更具發(fā)展競爭力，具有突出的經(jīng)濟環(huán)保優(yōu)勢，其推廣應用，能夠大大提升一次能源的利用率，從而促進社會更好地實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。