分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)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(guó)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(shí)，雖然如此，但中國(guó)能源改革起步較西方國(guó)家遲，目前中國(guó)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(jí)利用的，它既可以被梯級(jí)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(huì)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(fèi)，成為現(xiàn)今全球各國(guó)研究的熱門課題，研究的熱點(diǎn)方向之一便是冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)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(shì)

冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)一般利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)技術(shù)，在發(fā)電的同時(shí)兼顧余熱回收利用。當(dāng)天然氣進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)后，產(chǎn)生的動(dòng)能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)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(dòng)力系統(tǒng)中；而天然氣與空氣結(jié)合在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生的余熱煙氣與缸套水又進(jìn)入到余熱回收裝置中得到進(jìn)一步的利用，生成的產(chǎn)品（熱水負(fù)荷、制冷負(fù)荷、采暖負(fù)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(dāng)夏季或冬季負(fù)荷高峰出現(xiàn)余熱不足狀況時(shí)，可對(duì)余熱回收裝置進(jìn)行天然氣補(bǔ)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(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)得到了進(jìn)一步應(yīng)用，其推廣應(yīng)用能夠達(dá)到節(jié)能降耗，改善電力供給的目的，是當(dāng)前提高一次能源利用率的一種重要手段，對(duì)此國(guó)家在98版《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》中指出，“國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展下列通用節(jié)能技術(shù)：發(fā)展熱能梯級(jí)利用技術(shù)，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，提高熱能綜合利用率。”通過冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能源的梯級(jí)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(jìn)行互相補(bǔ)充，增加了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)收益，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3 分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)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(gòu)成，包括燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)組、制冷設(shè)備、燃?xì)忮仩t加熱設(shè)備。該系統(tǒng)體現(xiàn)了能量梯級(jí)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(dòng)能傳遞給發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電外，排出去的余熱仍然可用于制冷設(shè)備制冷和燃?xì)忮仩t加熱。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo)分析

分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)追求的目標(biāo)主要是節(jié)能降耗，提高一次能源利用率，這與國(guó)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(qiáng)節(jié)能減排的意識(shí)。因此，本文對(duì)分布式能源站三聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用研究，著重評(píng)估其能源利用率、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保目標(biāo)。

3.3 系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

以冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用到某寫字樓為例，來探討其應(yīng)用價(jià)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?yàn)榈厣系?.6萬m2。方案設(shè)計(jì)為2臺(tái)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)，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(shè)備。運(yùn)行方式采取冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)與國(guó)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(yīng)寫字樓中基本用電，在停機(jī)維護(hù)期間改為國(guó)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(jī)組的一次能源利用率。相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明，該寫字樓所處地區(qū)的建筑能源指標(biāo)夏季為0.38 GJ/m2，冬季為0.30 GJ/m2。由表1中所選設(shè)備及制定的運(yùn)行方式，得出冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，如表2所示。

表1 三聯(lián)供系統(tǒng)主要設(shè)備表

表2 冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)表

3.4 效益分析與評(píng)估

該寫字樓應(yīng)用的三聯(lián)供系統(tǒng)在發(fā)電的同時(shí)，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(dá)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(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)成本分析圖，從圖中可以看出，除了能源消耗及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)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(gòu)電成本，因此，年總體運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)，采暖費(fèi)按當(dāng)前每月7.5元/m2（按實(shí)際采暖面積收取5個(gè)月），即按年37.5元/m2計(jì)算，供冷費(fèi)按當(dāng)前45.5元/m2計(jì)算，全部收回成本需9年，之后每年雖維護(hù)管理費(fèi)用有所增加，但總體運(yùn)營(yíng)成本與常規(guī)系統(tǒng)相比，仍能夠產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)效益。另外，三聯(lián)供系統(tǒng)還具有突出的環(huán)境效益，對(duì)余熱回收裝置運(yùn)用，起到了很好的節(jié)能減排作用，經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，每年可節(jié)省標(biāo)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(yùn)營(yíng)成本分析圖

4 結(jié)論與展望

本文通過對(duì)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的原理進(jìn)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(shì)，并經(jīng)過實(shí)際案例應(yīng)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(jìng)爭(zhēng)力，具有突出的經(jīng)濟(jì)環(huán)保優(yōu)勢(shì)，其推廣應(yīng)用，能夠大大提升一次能源的利用率，從而促進(jìn)社會(huì)更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。