天然气冷热电三联供在建筑楼宇中应用与发展的探讨

摘 要：天然气冷热电三联供是分布式能源的一种，该系统使用天然气作为燃料，能够高效循环利用能源，转化能量的效率比较高，可以用于供冷或者供热，保证能源的多层次供应，具有节约能源、改善环境，增加电力供应等综合效益，是城市治理大气污染和提高能源综合利用率的必要手段之一，符合国家可持续发展战略。本文主要对天然气冷热电三联供在建筑楼宇中的应用进行探讨分析。

关键词：天然气分布式；能源站；冷热电三联供

引言：天然气冷热电三联供是一种基于能源梯级利用概念上建立的，集发电、供热和制冷过程为一体的多联供系统。首先将天然气用于发电，然后将发电过程中所生成的高温烟气加热蒸汽锅炉产生蒸汽，供给业主方在生产过程中使用，最后将烟气中还存有的余热经过溴化锂机组进行制冷或经过换热装置产生生活热水。整个能源利用过程能够在很大程度上将能源加以充分利用，提高能源梯级利用效率，所产生的有害气体排放量也很少，设备的利用率也会有所提高，具有较高的经济效益。

一、天然气冷热电三联供系统分类

天然气冷热电三联供系统适用于多个领域，比如工业、家庭和商业等，一般情况下，可将其分为区域型和楼宇型两种。楼宇型系统的规模相对比较小，它最大的功能就是能够满足和供应单独建筑的能量需求，比如，学校、医院和商场中的一些设施等。单独建筑物中的能量供应有较大的变化，它分为低潮和高潮，而系统需要根据实际情况不断地调整，使其与具体的环境相适应。因此，楼宇型冷热电三联供系统对设备有很高的要求，特别是其开机和停机的变化较大。另外，系统中的热源设备、发电设备和蓄能设备的设计和优化在系统中占有非常重要的位置。区域型分布式冷热电三联供系统与楼宇型最大的不同在于，它主要应用于规定区域内的建筑群中。

二、天然气冷热电三联供的特点

1、节能性

在天然气冷热电三联供系统中，突出其节能性的一个重要指标就是节能率，它从天然气梯级利用的高效，到用户端的供电效率，都占有较大的优势。节能性主要是指在满足具体环境能源量的基础上，将天然气冷热电三联供与传统供能系统相比，观察它们在一定时间内一次能源消耗量的节约率。

2、经济性

经济性主要从初投资和运行费用两方面考虑。与传统的办公楼空调方式对比，即冬季采用集中供热，夏季依靠蒸汽压缩式制冷机组。冷热电三联供系统的经济因素主要与燃料价格、供热价格、电价、供热时间等因素有关。燃料费在DES/CCHP年运行成本中占有相当大的比例，相关数据显示，最高的达到78%，最低的也有44%。因此，天然气价格的波动将直接影响到系统的年运行成本。提高电价会增加系统投资收益，提高系统的运行经济性，发电效率越高的系统，其年收入中的供电收入所占的比例也越大。提高热价也会增加系统投资收益，提高系统的运行经济性。供热天数越长，供热負荷越大，系统的能源利用率也就越高，一般要求供热时间>4000h/a。只有供热负荷充足，系统才能获得可观的热收入。

3、环保性

三联供系统以天然气为燃料，众所周知天然气是优质、高效、清洁的理想能源，天然气燃烧后产生的烟气温室效应只有煤炭的1/2，石油的2/3；同时以溴化锂吸收式制冷机取代压缩式制冷机，避免了CFC类氟利昂制冷剂的大量使用和排泄，降低了对大气臭氧层的破坏及温室效应，起到了环保作用，欧洲委员会在“大气改变对策的能源框架”中，将热电联产放在极其重要的位置，冷热电三联供系统被认为是对实现排放目标贡献最大的一项技术，其减少CO2排放量占总目标的1/4。

三、供能形式

应用最广泛的常规冷热电三联供系统设备组成主要包括原动机发电设备和余热回收设备，它们与电网并网运行。建筑物内的负荷在很大程度上是由制冷负荷、热水负荷和采暖负荷等组成的。其中，有一个电力负荷的运行是由原动机优先发电的，如果发电量不能满足实际需求，就要利用电网补充电能，在这个发电过程中产生的热量被热水型吸收式溴化锂制冷机吸收，用以制热和制冷。冷热电三联供系统原动机主要包括内燃机和燃料电池等。一般情况下，内燃机在100kW～5MW，其发电效率与电网效率非常接近，但是，烟气温度和换热效率不是很高。在小于1MW的三联供系统中，内燃机占主导位置，这主要是因为在一定空间内，燃气轮机的发电效率较低，经济效益和节能效率不是很高。燃料电池在国外的应用比较.广泛，它与传统的发电方式相比，具有很高的发电效率，对环境的污染小，这是占绝对优势的。如果热电负荷与冷热电三联供系统电荷接近，就能够增加能源的利用率。

四、燃气热电冷联供的工程应用前景与展望

目前，天然气热电冷联供系统在我国应用与发展的主要障碍是天然气的价格。如果把天然气单纯用来发电，难以与燃煤电厂竞争；另一方面，天然气价格按等热值比较，要比煤炭高得多，也不具备替代煤炭的条件。为此，很多城市发改委等联合制订《分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法》，发展分布式供能系统和燃气空调，《扶持办法》主要明确了资金来源、支持范围、支持方式和标准、设备补贴资金申请程序、计划编制程序和部门职责等事项。按照《扶持办法》有关规定，近几年对在城市范围内医院、宾馆、大型商场、商务楼宇、工厂等建筑物建成并投入使用，并纳入市推进计划的单机规模1 万千瓦及以下的分布式供能系统项目和燃气空调项目的单位，给予设备资金补贴（燃气空调按100元/千瓦制冷量补贴）、电网并网支持、天然气价格和收费优惠等方面的政策支持，并要求政府投资的重大基础设施建设项目，优先使用分布式供能系统。

结束语

综上所述，天然气冷热电三联供系统是我国目前鼓励发展的一项技术，具有节能、环保、高效等优势。对于建筑供能系统而言，天然气三联供系统是其有益的补充，和传统供能系统一起为建筑服务。因此在规划设计阶段应该对整个建筑物业规模、物业业态、用能规模、用能结构等进行详细分析，并对三联供组合供能系统进行技术经济分析，才能确定合理的天然气三联供供能规模和天然气三联供组合供能系统方案。

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