分布式能源系统探析

2016-03-14裴洋沈阳化工研究院设计工程有限公司辽宁沈阳110021

化工管理 2016年34期

关键词：电联吸收式余热

裴洋(沈阳化工研究院设计工程有限公司，辽宁沈阳 110021)

分布式能源系统探析

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本文探讨分布式能源系统的发展现状、主要形式、设计要点及其在节能环保领域的应用价值。

分布式能源系统；发展现状

1 分布式能源系统概述

分布式能源系统是在用户处建立的冷热电联供的能源系统，直接面向用户，按用户的需求就地生产并供应能量，具有多种功能，可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。通常受热用户距离分布所限，一般限制距离2 k m以内，经济距离小于1．5km。分布式能源系统的规模较小，分散设置，可以是几千瓦，也可能达MW级。

分布式能源系统可包括燃气冷热电联供能源系统、可再生能源发电系统、生物质发电系统、燃料电池发电系统等。燃气冷热电联供能源系统是以一次能源—燃气如天然气为燃料，通过燃气发电装置在生产电能的同时对外供热、供冷，满足各类建筑物或建筑群等终端的用能需求，实现一次能源的梯级利用，提高能源利用效率。

有资料显示美国已有6000余座分布式能源系统。2006年一些国家分布式能源占电力市场的比例：英国为7 %，日本为1 4%，印度为18%，芬兰、德国、荷兰、捷克已达38%，丹麦已达53%。我国北京、上海、广州等地已建设了一些分布式能源项目。

2 分布式能源冷热电负荷

分布式能源系统实行冷热电联供，需按准确的冷热负荷确定其系统容量。系统高效运行的关键在于冷热负荷的匹配及其对能源的梯级利用规则。分布式能源系统的供冷负荷大多是夏季空调和一些需要控制温度的特殊生产工艺需求；而其热负荷主要有建筑供暖、种植和养殖环境温度控制和提供生活用热水，前两项是季节性的，生活热水需全年供应；在满足供冷、供热的前提下，若生产的电力不足，则需要从主电力系统中补充，若有盈余也可输送给主电力系统，平衡调度。

3 燃气冷热电联供分布式能源系统的主要形式

系统及设备配置方案的制定需考虑系统规模不同、终端用户负荷波动变化情况和使用要求的不同以及所在地区的具体条件等因素，经技术经济比较确定。

①燃气轮机发电装置—余热锅炉—抽凝式汽轮机—烟气/热水换热器—蒸汽吸收式制冷机；该系统适用于具有一定规模的区域型冷热电联供能源站，采用重型或轻型燃气轮机，发电能力可达50～ 500MW。②燃气轮机发电装置—余热直燃机—电制冷机—燃气锅炉；③内燃机发电装置—热水型吸收制冷机—电制冷机—燃气锅炉；④微型燃气轮机发电装置—余热直燃机。

4 冷热电联供分布式能源系统设计要点

①冷热电联供分布式能源系统应本着电能自发自用、热电平衡的原则。以热、冷负荷定电，充分利用余热，发电能力充分发挥。发电系统的发电能力一般控制为其供热、冷范围电力负荷的20%～30%。系统的设备配置和运行模式应经技术经济比较后确定。②冷热电联供分布式能源系统宜采用电力并网的运行方式。以便于平衡调度，当装置自身电力有所盈余时可并网发电，当自身发电不满足自身所需时候可从电网补充。③分布式能源系统的年平均能源利用率应大于70%，余热利用率应大于60%。④当发电余热不能满足设计冷、热负荷时，应设置补充冷、热能调节补充设备，如吸收式冷、热水机组、压缩式冷水机组、热泵、锅炉等。条件允许时，应采用蓄冷、蓄热装置，以达到调峰节能、减缓系统负荷冲击的目的。⑤主机(燃气轮机或燃气内燃机)余热利用常采用以下几种基本形式：

主机余热经余热锅炉或换热器产生蒸汽或热水。蒸汽、热水直接利用或进人吸收式冷、热水机组制冷、供热；主机余热直接进人余热吸收式冷、热水机组制冷、供热；主机各部分余热分别利用，烟气进人余热吸收式冷、热水机组制冷、供热。冷却水进人换热器供热水。条件许可时，应采用热泵机组及设置蓄热(冷)装置。当热负荷主要为空调制冷、供热负荷时，余热利用设备宜采用吸收式冷、热水机组，直接利用烟气和高温水热量。当热负荷主要为蒸汽或热水负荷时，余热利用设备宜采用余热锅炉，将发电余热转化为蒸汽或热水再利用。

⑥分布式能源系统发电设备可采用小型燃气轮机、微型燃气轮机、燃气内燃机。当发电机组孤网运行或兼作备用电源时，发电机组数量不宜小于2台。孤网运行时应考虑备用措施。⑦应采取措施降低系统的废气排放浓度，满足环境保护排放要求。

5 分布式能源系统的能源利用效率和环境保护效益

燃煤纯凝汽式电厂平均热效率约为34%，最高热效率可达50%，热电联产机组的热效率根据热负荷情况可有不同程度的提高；大型燃气—蒸汽联合循环供热机组，在充分供热的情况下，其热效率可达70%～80%；分布式能源系统按冷热电联供，在满足供冷供热负荷要求的基础上发电的原则设计，匹配终端热负荷及温度要求，实施热能梯级利用的原则，其总体能源利用效率可达70%～90%，分布式能源系统最高能源利用效率可达95%。