关于分布式冷热电联供系统优化配置与适用性分析

史青青

摘 要：要想对冷热电联供系统的综合效益进行有效保障，就必须对系统进行优化配置。基于此，本文主要对该系统的组成部分以及以热定电模式、以电定热模式、指标最优模式等三种模式进行了介绍，其次通过这三种模式对系统进行了优化配置，最后对这三种模式的适用性进行了探讨，具有一定的理论意义与现实意义。

关键词：冷热电联供系统；适用性；优化配置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.172

0 引言

冷热电联供系统也被称为CCHP系统，能够对能源进行梯级利用，和分供系统相比，具有环境污染低以及能源利用率高等众多优点。而要想对该系统的优点进行全面发挥，就必须对系统结构进行优化配置，然而从现阶段该系统的优化配置情况来看，系统的各个模块比较独立，没有对电能上网售电进行全面考虑。因此对于研究人员来说，应该重新对CCHP系统进行审视，在此基础上提高它的优化配置效果。

1 CCHP系统介绍

CCHP系统主要是由燃气内燃机、吸收式制冷机、蓄能装置、余热回收装置、电锅炉以及电制冷机等组成的。该系统一共有三种运行模式。其中，模式一是以热定电模式。在设计容量允许的基础上，燃气发电机组会按照建筑所需热量，对其发电量进行明确。如果系统所产生的热量无法对冷热负荷需求进行满足，那么将会通过锅炉以及电制冷机等进行补充。由于这种模式不会产生多余热量，因此不需要对蓄能装置进行充分考虑。模式二是以电定热模式。在设计容量允许的基础上，燃气发电机组会按照建筑所需负荷对它的发电量进行明确。如果系统所产生的电量不能够对电负荷需求进行有效满足，那么需要通过外部电网进行补充；如果系统产生大量热量，那么热量将会被存储到蓄能装置当中，如果系统所产生的热量无法对冷热负荷需求进行有效满足，那么将会通过蓄能装置进行补充。模式三是一种指标最优模式。和上述两种模式相比，该模式的约束性较低，在余热分配系数以及发电机组功率等方面的指标都是最优的，通过优化调度模块对系统进行运行。

2 优化配置分析

本文选择某地区建筑的4到5月份负荷作为春季典型日负荷，6到9月份代表夏季典型日负荷，10到11月份代表秋季典型日负荷，12到3月份代表冬季典型日负荷，并对各个典型日进行了划分，将其划分成24个时段。在众多典型日当中，春秋两季的典型日一共有122天，夏季的典型日有122天，冬季的典型日有121天。定义热电比的值等于年总热负荷与年总电负荷之间的商，冷电比的值等于年总冷负荷与年总电负荷之间的商。将2.83元每立方米作为天然气价格，将9.7千瓦时每立方米作为天然气热值。

本文通过不同的热电比和冷电比下的负荷结构对不同建筑负荷工况进行表示，并通过负荷分析方法，结合热电比和冷电比的变化以及典型日中的电负荷值，能够对热负荷值以及冷负荷值进行获得。在本文當中，热电比和冷电比的取值均处于0到4之间，并且相邻数值的间隔是0.1[1]。

3 系统的适用性

从模式三和模式一之间的运行指标差值来看，系统的热电比等于0，冷电比在0.8范围内的指标是负值，也就是说在多数负荷结构下，模式三所取得的综合效益要比模式一好，其差值甚至可达25.6%。从模式三和模式二之间的运行指标差值来看，模式三所取得的效益要比模式二好，其差值甚至可达48.3%。

从优化结果的角度来分析，在模式一之下，燃机容量会因热电比的升高而增加，这主要是因为燃机容量增加会产生电量上网售电，可以减少运营成本，再加上CCHP系统具有较高的制热效率，因此会增加系统的综合效益；燃机容量会随着冷电比的上升出现先增加后减少的现象，这主要是因为燃机容量增加之后，会让发电机组处于一种低载运行的状态，严重时可能会出现停机现象，导致系统能源没有被充分利用。另外，对于电制冷机来说，其制冷效率要比吸收式制冷机高，使得SP（分供）系统的冷负荷需求增加，进而增加了系统的运行成本，降低一次能源损耗。并且，随着冷热负荷的不断增加，燃机容量会不断减少，进而对CCHP系统的指标下降问题进行有效抑制，最后通过分供形式对多于负荷进行供给。由此可见，对于模式一来说，对较小的冷负荷比较适用。

对于模式二而言，会受到电负荷的影响，在冷热负荷持续增加的前提下，燃机容量会趋于恒定。当系统评价指标处于最高状态时，则意味着系统供需两侧的热电比和冷电比最接近，这个时候的燃机容量会处于峰值状态。在本文当中，在春季、夏季以及秋季时，会通过蓄能装置进行蓄冷，在冬季时，会通过蓄能装置进行蓄热，因此冷负荷的需求会对蓄能装置容量产生较大影响。由此可见，电负荷需求会对模式二进行限制，并且综合效益不高，因此不适合对其进行应用。

对于模式三而言，不会受到冷热电负荷的影响，在CCHP系统当中，蓄能装置容量会随着燃机容量的增加而增加，再加上剩下的电量上网售电，不仅降低了系统运行成本，而且也对一次能源进行了充分利用，对温室气体排放进行了抑制，因此在三种模式当中，模式三的综合效益最高。通过上述分析我们可以知道，如果冷热负荷都比较小，那么可以使用模式一，除此之外，可以对模式三进行有效利用[2]。

4 结论

总而言之，从综合效益的角度来分析，CCHP系统要比SP系统具有明显的优势，并且这种优势会随着热负荷占比的增高而增大。通常情况下，如果通过以电定热模式或者是以热定电模式对系统进行优化配置，那么将很难实现效益最大化，而通过指标最优模式能够实现系统的效益最大化。另外，如果冷热负荷过少，那么在蓄能装置能量损失以及投资成本等的影响下，会降低系统的经济性，但是从整体上考虑，CCHP系统在运行效益方面仍然要比SP系统好。因此对于研究人员来说，应该加大对该系统的研究与应用力度，全面发挥其对社会发展的重要价值。

参考文献：

[1]胡荣，马杰，李振坤等.分布式冷热电联供系统优化配置与适用性分析[J].电网技术，2017（02）：418-425.

[2]郑拓.分布式冷热电联供系统的运行策略与优化配置研究[D]. 燕山大学，2015.