分布式能源站三联供系统的应用研究

2021-06-21邵方杰

科技与创新 2021年11期

邵方杰

（青岛能源开源热电有限公司，山东青岛266071）

1 引言

现阶段，中国在能源利用方面正逐步改革，提倡的节能减排正得到不断落实，虽然如此，但中国能源改革起步较西方国家迟，目前中国生产制造企业仍保留着传统的用能方式。图1为能源利用方式，从图中可以看出，能源是能够被多级利用的，它既可以被梯级利用，又能够被循环利用。由此看来，传统的用能方式是极其不合理的，其也成为制约社会发展的一大因素。因此，研究如何合理利用能源，减少能源浪费，成为现今全球各国研究的热门课题，研究的热点方向之一便是冷热电三联供系统的应用。

图1 能源利用方式

2 冷热电三联供系统原理及优势

冷热电三联供系统一般利用燃气内燃机技术，在发电的同时兼顾余热回收利用。当天然气进入内燃机后，产生的动能带动发电机组发电，产生的电能通过输变配系统供给用户用于照明、空调系统及动力系统中；而天然气与空气结合在内燃机中产生的余热烟气与缸套水又进入到余热回收装置中得到进一步的利用，生成的产品（热水负荷、制冷负荷、采暖负荷）供给所需用户，使其能够发挥夏季制冷、冬季采暖的作用。当夏季或冬季负荷高峰出现余热不足状况时，可对余热回收装置进行天然气补燃，以满足用户的日常需求。

冷热电三联供属于分布式能源之一，随着中国社会经济技术的快速发展，分布式能源站三联供系统得到了进一步应用，其推广应用能够达到节能降耗，改善电力供给的目的，是当前提高一次能源利用率的一种重要手段，对此国家在98版《中华人民共和国节约能源法》中指出，“国家鼓励发展下列通用节能技术：发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术，提高热能综合利用率。”通过冷热电三联供系统，实现了对能源的梯级利用，在很大程度上提高了系统能源利用率，生产的产品还可以进行互相补充，增加了系统经济收益，提高了系统运行效率。

3 分布式能源站三联供系统的应用

3.1 系统概况

本文所研究的分布式能源站三联供系统为冷热电三联供系统，该系统主要由4大部分构成，包括燃气内燃机、发电机组、制冷设备、燃气锅炉加热设备。该系统体现了能量梯级利用的原则。从图1中可以看出，除把次能源燃烧产生的动能传递给发电机组进行发电外，排出去的余热仍然可用于制冷设备制冷和燃气锅炉加热。

3.2 系统运行目标分析

分布式能源站三联供系统追求的目标主要是节能降耗，提高一次能源利用率，这与国家能源利用的战略相一致。随着资源日趋短缺，环境逐步恶化，更加需要增强节能减排的意识。因此，本文对分布式能源站三联供系统进行应用研究，着重评估其能源利用率、经济性和环保目标。

3.3 系统的实际应用

以冷热电三联供系统应用到某写字楼为例，来探讨其应用价值，该写字楼建筑面积为9万m2（地下2.4万m2，地上6.6万m2），建筑高度为80 m。需提供供暖及制冷的区域为地上的6.6万m2。方案设计为2台燃气内燃机，将其与余热回收装置连接，以便冷热电三联供系统为地上写字楼部分供给冷（热）媒介，表1为三联供系统的主要设备。运行方式采取冷热电三联供系统与国网并网的形式，在日常使用冷热电三联供系统来供应写字楼中基本用电，在停机维护期间改为国网用电。该系统能够在很大程度上充分利用余热，因此，大大提高了该发电机组的一次能源利用率。相关数据统计分析表明，该写字楼所处地区的建筑能源指标夏季为0.38 GJ/m2，冬季为0.30 GJ/m2。由表1中所选设备及制定的运行方式，得出冷热电三联供系统的主要技术指标，如表2所示。

表1 三联供系统主要设备表

表2 冷热电三联供系统主要技术指标表

3.4 效益分析与评估

该写字楼应用的三联供系统在发电的同时，还能够制冷（加热），与常规的用市电制冷、锅炉加热相比，该冷热电三联供系统的初期投资高达2 800万元，而常规的电制冷、锅炉加热的成本仅为其一半，即1 400万元。在建成投产后，两者的运营成本差距就出来了。

图2为三联供系统与常规系统运营成本分析图，从图中可以看出，除了能源消耗及运行维护费用比常规方案高外，三联供发电大大降低了写字楼购电成本，因此，年总体运营成本三联供系统较传统模式节约了380余万元。考虑到三联系统完全是由业主单位投资运营，采暖费按当前每月7.5元/m2（按实际采暖面积收取5个月），即按年37.5元/m2计算，供冷费按当前45.5元/m2计算，全部收回成本需9年，之后每年虽维护管理费用有所增加，但总体运营成本与常规系统相比，仍能够产生较大经济效益。另外，三联供系统还具有突出的环境效益，对余热回收装置运用，起到了很好的节能减排作用，经数据统计计算，每年可节省标煤1 800 t，节能效果显著。