浅析推广使用冷热电联产技术的重要性
作者:jnscsh 时间:2021-06-29 09:14:07 浏览次数:次
工作原理
以天然气为一次能源的分布式冷、热和电(Combined Cooling Heat and Power)三联产系统(简称CCHP系统)是以能量的梯级利用为基础,同时为用户提供冷、热和电的一种分布式能源系统。天然气CCHP系统的热动力设备主要有燃气轮机、燃气内燃机、微型燃气轮机、燃料电池和燃气外燃机等。
燃气轮机装置是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机,它的结构与飞机喷气式发动机一致,类似蒸汽轮机。主要结构有三部分:燃气轮机、压气机(空气压缩机)、燃烧室。其工作原理为:叶轮式压缩机从外部吸收空气,压缩后送入燃烧室,同时燃料(气体或液体燃料)也喷入燃烧室与高温压缩空气混合,在定压下进行燃烧。生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀做功,推动动力叶片高速旋转,带动发电机发电,乏气被继续利用。图1为典型的燃用天然气的燃气轮机为驱动动力的建筑(楼宇)冷热电三联产常规应用方式。
该系统工作过程为:天然气能源进入燃气轮机,带动发电机发电,一部分电力用于该建筑的动力及照明,另一部分电力用于驱动电动热泵。燃气轮机产生的高温烟气进入直燃机和余热锅炉,直燃机承担夏季供冷和冬季采暖,余热锅炉内高压蒸汽经汽-水热交换器后供该建筑的生活用水。
三、推广使用冷热电联产技术的重要性
1.提高能源利用率
CCHP系统安装在居民用户附近,是合理的能源梯度利用方式(如图2所示)。它不仅提供电力,还满足冷量和热能的要求,为分布式能源的广泛应用建立模型,并将大大缓解集中电网建设投资压力,避免远距离输配电损失。CCHP系统贴近用户进行能量转换,将温度向下利用,利用发电后的余热,不是用电来交换,而通过提高能源的综合利用率弥补发电的低效率。虽然CCHP系统设备的发电效率较低,但综合利用效率达到80%~90%。
2.缓解电力短缺
CCHP系统不仅能缓解电力短缺,平衡电力峰谷差,还能提高建筑供电的可靠性和安全性,避免电空调与电网争电的局面,有效改善电网负荷的不平衡性,提高发电厂设备的负荷率。CCHP系统利用燃气或发电余热制冷制热,填补了夏季燃气用量的严重不足,改善了电力和燃气不合理的能源结构状况。
3.安全可靠
CCHP系统提供了可靠的供电安全和品质保证,尤其是对供电安全和稳定性要求较高的用户,摆脱了电网拉闸限电、崩溃和意外灾害(如地震、风雪、人为破坏、战争等)等突发性事故带来的供电危机,避免了因停电造成的经济损失。CCHP系统一般采取并网方式设计,大电网与三联供发电机组互为备用,因此相当于用户增加了一路常用供电系统,提高了用户供电的可靠性;用户常规冷热的空调系统一般由电空调和锅炉组成,采用三联供系统后可以使用发电机的余热供冷或供热,对于用户来说,相当于在常规调峰设备以外增加了一套空调冷热源系统,对于使用电空调的用户,更是将供冷动力由原来的单一用电变为了可以同时用电和燃气,提高了用户的冷热供应可靠性。
4.良好的经济性
随着电力供应的日趋紧张,全国各地纷纷实行了峰谷电价。采用传统电空调除了增加电网的负担外,用户还承担着高额的运行费。采用CCHP系统利用发电后余热来供热供冷,整个系统能源效率提高,其能源供应成本大大下降,在能源价格不断增长的体系下具有良好的经济效益。
四、结语
我国目前正处在大发展中的过程。大机组、大电厂、大电网是主导方向,但分布式电源将不以人们的意志为转移,必将迅速发展。通常100MW以上的燃气轮为大型燃机,20-100MW为中型,20MW以下为小型,小于300MW的为微型燃机。小型燃机具有高效、清洁、经济、占地少、自动化水平高,适用分散建设和可靠等优势,因而发展很快。倪维斗院士在“能源的发展前景”报告中特别提出应积极鼓励和扶持燃气天然气的热、电、冷联供技术。目前我国北京、上海、广州已有一批分布式热、电、冷工程投入运行,取得了明显的经济效益、环保效益和社会效益。全国各省市必将积极推进天然气分布式热电冷联产系统试点工作。
参考文献:
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