小型冷热电联供风光机互补的能源利用系统

管少锋 王 宁 朱晨光 张明礼

（平高集团有限公司 河南平顶山 467000）

引言

过去所采用的化石能源日渐减少，所造成的环境问题限制了全球经济的发展。但是，所需要的能源量却在不断的增长，其已经成为了人类发展过程当中非常关键的战略物资。和其他国家相比，我国的石化能源相对紧缺。

太阳能、风能都是可再生能源当中的一种，而天然气则属于清洁能源，三者所构成的能源系统都是目前炙手可热的产业，具有非常广阔的发展空间。一，太阳能光伏发电对于提高国民经济具有非常大的帮助作用，光伏发电市场目前得到了很多国家的关注，根据调查能够发现，全世界的光伏市场会在2020年增长到70GW。另外，我国为了让风力发电成本得到下降，很多时候都是使用大容量风电场，因为风向具有随机性，造成风电场具有很大的出力情况，如果风的电容量占据了大部分的电网容量的话，那么在形成波动的情况下，会给电网的和电压的平稳性形成干扰。而为了解决这方面的难题，这些年以来，我国创建出了很多能源互补系统。此外，这些年因为燃气发电技术得到了普遍的应用，并且取得了不错的环保效果，因此得到了普遍的青睐。

我国电力科学院通过研究了解到，到了2020年，电力供应缺口会达到了100GW，所以融合可再生能源创建“小型化区域能源系统”，这样就能够引入高效热电机组，从而让燃气、电等得到最好的配置，以此加强能源使用率。

1 系统概述

光伏发电单元使用相应的光电板，并转化程太阳光能，然后利用智能管理核心来给蓄电池的充放电做采取系统的管理。风力发电单元使用小型风力发电机来转化成为风能，另外利用智能管理的方式来掌控系统的放电工作。每个单元之间在收集能源的工作上进行互相补充，而且还具有自身的特点。光伏发电单元具有稳定的供电能力，而且无需太高的运行成本，不过造价比较昂贵；风力发电单元需要很多的发电量，造价以及运行费用都不是很高，不过却没有较好的稳定性；燃气微燃发电系统造价和运行成本不高，稳定性也不错。

2 国外发展情况

（1）美国。美国研究冷热电联供系统非常早，而且还具有相关的法律。从上世纪70年代末开始，美国创建了“CCHP创意”，该创意规定了要在未来30多年的时间里，建设出20%的商业建筑，同时还要让用户都能够采用冷热电联供系统；在2020年的时候，争取能够建设出50%的商业建筑，并让这些建筑都能够使用冷热电联供系统。此系统在美国的发展势头良好，具有非常不错的前景，相信随着发展力度的加强，此系统会在美国得到大众的普遍认可。

（2）日本。日本的能源并不是很丰富，所以发展联供技术是获得能源的最有效方式。该国政府主要是利用有关的法律来加强联供技术的研究力度，同时，还给共联系统实行降低税费的政策。日本的一些用户在采用冷热电联供系统的时候，主要是在白天使用分布式系统供电，而到了晚上则使用电网的电力供电，这样一来就能够很大程度的加强能源的使用率。

3 应用实例

在我国的某个经济园区，此区具有发展燃气分布式能源的优势。如果本地区燃气价位是2.3元/Nm2，那么就无法达到我国另外一些地区的燃气价格标准。不过此地区还没有采用峰谷电价，商业用电是1元/kWh。如果是高电价低气价的方式，那么就能够让燃气分布式能源具备很好的经济性。此外此地区位于太阳能三类区域，一年内日照时间能够达到2200小时-3000小时之间，辐射量则在502kJ/cm2-586kJ/cm2之间。太阳能会得到理想的开发效果，能够将其运用到屋顶光伏发电系统当中。此外，该地区拥有浅层地热资源，这就让现在所建设的一些大楼和展馆，均已经可以运用地源热泵系统。这样一来就为经济园使用燃气分布式多源互补新能源综合供能系统，创造出了非常好的条件。

根据建筑功能，园区主要是具有办公的作用，通常情况下，从8点开始供冷，到20点结束。由于建筑具有冷热惰性，所以要事先预热（冷），时间为7点20分左右。而且在供热的月份通常在11月15日到来年的3月15日，供冷月份则是5月15日开始，4个月以后结束。可以根据实际情况合理的增加供热（冷）时间，供热时间可以从11月8日到3月22日，供冷时间可以从5月8日到9月22日。

经济园区冷热负荷分别为33652kw和22671kw。在创建园区期间以及新能源综合供能系统的过程中，均一共分成两个阶段。项目装机情况为：

此综合供能系统燃气分布式能源站，通常使用的是地下厂房，其面积为3500m2。第一阶段，在屋顶光伏发电系统当中，薄膜太阳能电池占地面积能够达到3000m2，屋顶面积则为13000m2。到了第二阶段，在屋顶光伏发电系统当中，薄膜太阳能发占地面积能够达17000m2，屋顶面积为4800m2。

燃气里燃机发电里在融入天然气以后，发电所形成的高温烟气在被灌入溴化锂机后，夏天能够制造空调冷水，而到了冬天则能够制造空调热水。天然气内燃机发电和光伏发电站之间具有互补性，而在两者同时运行的过程中，能够给经济园区提供一些电力。供冷以及供热调峰分别使用的是电制冷机以及燃气热水锅炉。另外，经济区内的大楼的共冷热主要是地源泵所创造。太阳能发电和燃气分布式能源之间具有互补性，在他们一同运行的时候，经济园区范围内通常会采用太阳能来发电，如果不够的话，那么就要让市政电网来填补。太阳能发电站在一年之内会不间断的运行，而燃气分布式能源主要是到了共冷热的时候才运行。

通过调查能够了解到，该项目投资金额达到了2亿，而收益率则达到了10%。而通过预估能够了解到，燃气分布式系统能够减少1.61万t的二氧化碳量。光伏发电站供电站量是240万kW,这个程度能够减少1486t的二氧化碳。新能源供能系统，能够减少1.76万t的二氧化碳。通过这些数据能够充分证明，该项目在建设完成以后，具有非常不错的经济效益，而且还具有环保的作用，所以一定要得到相关工作者的高度重视。

结语

不管是太阳能也好，清洁能源天然气也罢，和另外的一些能源进行互补逐渐变成了一种发展能源的新形势。特别是由于使用范围的扩充，太阳能和另外的一些能源进行互补更是成为了一种普遍现象。此外，多能源使用也成为全新的研究目标，而且也能够进行互补，并不会遭到阳光的制约，可以符合使用者的要求。从现在的实际情况来看的话，这是燃气分布式能源系统和太阳能发展的主要流程。