于海濱：分布式熱電冷三聯(lián)供系統

中國能源網(wǎng)訊 （8月23日 青島）由中國能源網(wǎng)攜手中國企業(yè)投資協(xié)會(huì )、中國電機工程學(xué)會(huì )、中國資源綜合利用協(xié)會(huì )、中國城市燃氣協(xié)會(huì )、中國沼氣學(xué)會(huì )、中國可再生能源學(xué)舉辦的以“關(guān)注改革 倡導節能 推動(dòng)分布式能源快速發(fā)展”為主題的“2011中國分布式能源國際研討會(huì )暨展覽會(huì )”8月23日在青島隆重開(kāi)幕。

在23日下午進(jìn)行的“區域分布式供能系統構建及技術(shù)解決方案”分論壇中，勝動(dòng)集團于海濱發(fā)表了題為“分布式熱電冷三聯(lián)供系統”的精彩演講。

以下為發(fā)言實(shí)錄：

先介紹下勝動(dòng)集團。勝動(dòng)集團是中石化改制企業(yè)，2004年整體改制成立，主要從事以燃氣發(fā)電為主導的各種節能減排產(chǎn)業(yè)，現有員工2400多人，2010年經(jīng)營(yíng)總值25億元。近幾年在節能減排產(chǎn)業(yè)內開(kāi)展的工作主要有以下幾方面：

1、最早研制燃氣內燃機，創(chuàng )造多項第一。2、分布式燃氣發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新者。擁有76項專(zhuān)利，其中8項發(fā)明專(zhuān)利；細水霧輸送低濃度瓦斯發(fā)電填補世界空白；率先提出瓦斯“零排放”概念并提供全套解決方案；提供沼氣、生物質(zhì)氣、垃圾填埋氣等行業(yè)國際先進(jìn)水平的氣體成套利用方案。3、新興能源產(chǎn)業(yè)成套技術(shù)提供商。發(fā)電設備的研發(fā)生產(chǎn)銷(xiāo)售；發(fā)電站設計安裝建造總包；發(fā)電工程項目的運營(yíng)服務(wù)。

4、國家相關(guān)標準制定者?！禔Q 1074-2009 煤礦瓦斯輸送管道干式阻火器通用技術(shù)條件》；《AQ 1075-2009 煤礦低濃度瓦斯往復式內燃機驅動(dòng)的交流發(fā)電機組通用技術(shù)條件》；《AQ 1077-2009 煤礦瓦斯往復式內燃機發(fā)電站安全要求》；《AQ 1078-2009 煤礦低濃度瓦斯與細水霧混合安全輸送裝置技術(shù)規范》。5、分布式能源應用專(zhuān)家。環(huán)保型創(chuàng )新研發(fā)基地，讓分散的能源發(fā)揮集束效應，讓瓦斯、秸稈、城市垃圾、污水、畜禽養殖廢棄物等化作光源和能源，憑借自身的實(shí)力、能力挖掘社會(huì )資源潛力，依靠自身的品質(zhì)、品格，提升企業(yè)發(fā)展品位。

6、國內外市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)先者。全國除西藏外所有省市；出口世界30多個(gè)國家；綜合市場(chǎng)占有率80%；建設新能源項目600多個(gè)；總裝機容量150萬(wàn)千瓦；年燃氣能源發(fā)電70億度；減排二氧化碳約9000萬(wàn)噸。

熱電聯(lián)供國內發(fā)展現狀。歐美各國從政策上大力支持熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統。如從法律上解決分布式熱電上網(wǎng)的問(wèn)題、減免各項稅收、給予相關(guān)補貼等等。這些措施有力的推動(dòng)了熱電聯(lián)產(chǎn)的迅速發(fā)展。目前美國已經(jīng)有6000多座分布式能源站，美國政府計劃到2020年，有一半以上的新建辦公或商用建筑采用和15%的現有建筑改用分布式熱電冷三聯(lián)供。日本2007年DES/CCHP總裝機容量已達9.2GW，44%用天然氣。英國分布式能源站目前已達1000多個(gè)，節約能源20%以上；荷蘭一公司經(jīng)營(yíng)著(zhù)1000多個(gè)分布式能源站，法國僅Dalkia公司就經(jīng)營(yíng)著(zhù)200多個(gè)分布式能源項目，這些國家的能源利用效率高達50%以上，而中國目前僅為36.8%。

隨著(zhù)我國能源環(huán)境的緊張形勢，相關(guān)部門(mén)加大了促進(jìn)冷熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)發(fā)展的力度。特別是隨著(zhù)我國大力開(kāi)發(fā)和引進(jìn)天然氣資源戰略的實(shí)施，以天然氣為燃料、以分布式為特征的冷熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)在我國出現了極好的發(fā)展前景。但目前國內的三聯(lián)供示范項目仍然很少，且由于設計不合理、采用進(jìn)口設備造價(jià)和運行費用高、不能并網(wǎng)等原因，沒(méi)有真正起到示范性的作用。國家發(fā)展改革委員會(huì )在《2010年熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展規劃及2020年遠景發(fā)展目標》中提出：到2020年，全國熱電聯(lián)產(chǎn)總裝機容量將達到2億千瓦，其中城市集中供熱和工業(yè)生產(chǎn)用熱的熱電聯(lián)產(chǎn)裝機容量都約為1億千瓦。

分布式冷熱電三聯(lián)供（Compound Cooling Heating and Power）系統有兩層含義：一是分布式或分散式，其關(guān)鍵在于電力的“現場(chǎng)產(chǎn)生、現場(chǎng)使用”，從而可以大幅度減少電網(wǎng)輸配系統的投資和運營(yíng)費用,以及電力輸配損失。二是熱電冷聯(lián)供，即通過(guò)一種能源的輸入同時(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)熱、電、冷多種能量形式的需求，以能源的按級匹配、逐級利用實(shí)現能源利用效率的最大化。燃氣熱電冷三聯(lián)供是指以天然氣為主要燃料帶動(dòng)燃氣輪機或內燃機發(fā)電機等燃氣發(fā)電設備運行，產(chǎn)生的電力滿(mǎn)足用戶(hù)的電力需求，系統排出的廢熱通過(guò)余熱回收利用設備(余熱鍋爐或者余熱直燃機等)向用戶(hù)供熱、供冷。

熱電冷三聯(lián)供系統按照供應范圍熱電冷三聯(lián)供可以分為區域型（DCHP）和樓宇型（BCHP）兩種。區域型系統針對各種工業(yè)、商業(yè)或科技園區等較大的區域，設備一般采用容量較大的機組，還要考慮冷熱電供應的外網(wǎng)設備，往往是需要建設獨立的能源供應中心。
樓宇型系統針對具有特定功能的建筑物，如寫(xiě)字樓、商廈、醫院及某些綜合性建筑所建設的冷熱電供應系統，一般僅需容量較小的機組，機房往往布置在建筑物內部，不需考慮外網(wǎng)建設。

系統主要由燃料供應單元、燃氣內燃機、發(fā)電機、溴化鋰直燃機、電力分配單元、終端和中控系統組成。

燃氣發(fā)動(dòng)機是三聯(lián)供系統的核心，在電力負荷200-5000kW功率段，燃氣內燃機是最優(yōu)的動(dòng)力源，其具有功率范圍合適，發(fā)電效率高，啟動(dòng)時(shí)間短，造價(jià)相對較低等優(yōu)勢。電力的應用包括獨立負荷、掛網(wǎng)運行和網(wǎng)上售電三種模式。[page]

余熱利用系統選取溴化鋰冷暖一體機，包括三個(gè)獨立的發(fā)生器，低溫發(fā)生器的溫度在85℃，充分利用內燃機的缸套高溫冷卻水，煙氣發(fā)生器直接利用內燃機550℃的煙氣，另外設置一個(gè)補燃器，用于平衡系統冷熱負荷。

系統主要由燃料供應單元、燃氣內燃機、發(fā)電機、溴化鋰直燃機、電力分配單元、終端和中控系統組成。

聯(lián)供系統可以匹配地源（污水源）熱泵。消耗發(fā)電機組發(fā)電量，調節電力平衡；當天然氣停氣時(shí)，地源（污水源）熱泵可以應急供暖制冷；電價(jià)處于谷價(jià)時(shí)發(fā)電機組可以停機，只運行熱泵。

中控系統動(dòng)態(tài)的分析系統電力、冷能、熱能以及各種能源的峰谷價(jià)格等因素，實(shí)時(shí)的調整系統的運行模式，保證系統可靠運行的基礎上實(shí)現合理的能源匹配和最高的經(jīng)濟收益。

我國大部分地區冬季需要采暖，夏季需要制冷。大量的空調用電使得夏季電負荷遠遠超過(guò)冬季，一方面給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的壓力，另一方面造成除夏季外發(fā)電設施大量閑置，發(fā)電設備和輸配設施利用率降低。

天然氣使用的高峰則出現在冬季。目前50%以上的天然氣消費量用于冬季采暖，而夏季天然氣最大日使用量?jì)H為冬季約1/9，造成夏季天然氣管網(wǎng)的利用率極低，還需要設法儲存。

采用燃氣三聯(lián)供系統，夏季燃燒天然氣制冷，增加夏季的天然氣使用量，減少夏季電空調的電負荷，同時(shí)系統的自發(fā)電也可以降低大電網(wǎng)的供電壓力。

勝動(dòng)集團辦公大樓主樓5層，包括禮堂總面積為6000平方米，5個(gè)生產(chǎn)車(chē)間合計7800平方米，夏季僅為辦公樓制冷，白天冷負荷為35萬(wàn)kcal，晚間為10萬(wàn)kcal，冬季為辦公樓、生產(chǎn)車(chē)間一并供暖，熱負荷白天60萬(wàn)kcal，夜間50萬(wàn)kcal。配置1臺400kW天然氣發(fā)電機組和1臺33萬(wàn)kcal余熱型溴化鋰單冷機，冬季配置余熱鍋爐供暖。

從收益分析表可以看出，此項目的總投資相比常規系統提高了330萬(wàn)元左右，但每年可節約成本81萬(wàn)左右，增加投資部分的靜態(tài)投資回收期4年。如果按照用能的投入計算，投資三聯(lián)供系統和傳統的冷熱能源供應系統，在前3年傳統模式基礎投資少較為節約，4年時(shí)兩種模式費用基本相當，此后三聯(lián)供系統運行費用低的優(yōu)勢則充分體現出來(lái)，按照系統設計使用壽命15年計算，項目壽命期中，三聯(lián)供系統共計可節省能源投入費用885萬(wàn)元，實(shí)現了節約能源、保護環(huán)境等社會(huì )效益的同時(shí)，經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)。

世界范圍的能源供應越來(lái)越趨于緊張，萬(wàn)元GDP能耗指標是國際社會(huì )評價(jià)各國發(fā)展的重要指標，國家政府對能源利用效率的重視程度大幅提高，分布式能源以其就近利用，一次能源利用率高的特點(diǎn)，已經(jīng)被列為國家節能減排的主要發(fā)展方向和推廣產(chǎn)業(yè)。

國內天然氣供應能力增強，可確保全年足額供應。俄羅斯從新疆和黑龍江兩條輸氣管線(xiàn)進(jìn)入中國北部管網(wǎng)，西氣東輸二線(xiàn)進(jìn)入北京，北京2020年供氣能力達到280億m³/年。上海將形成東氣、西氣、進(jìn)口LNG、川氣、西氣二線(xiàn)五大天然氣供應格局，到2015年供應能力比現在提高3倍。廣州、深圳、重慶等大部分一線(xiàn)城市天然氣的供應能力的增長(cháng)均超過(guò)了需求量的增長(cháng)，未來(lái)一定時(shí)期天然氣原料不再是推廣冷熱電三聯(lián)供瓶頸。

經(jīng)過(guò)示范項目多年的運行和完善，系統的匹配技術(shù)和國產(chǎn)設備的性能等方面已經(jīng)有了本質(zhì)性的提高，煙氣余熱直接利用型溴化鋰機組，在同等發(fā)電功率時(shí)制冷能力提升了一倍，發(fā)動(dòng)機高溫冷卻水利用制冷，增加補燃系統后可以更方便的調節負荷匹配問(wèn)題。燃氣發(fā)電機組和溴化鋰制冷機國產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)能夠滿(mǎn)足系統應用要求，總的利用效率與國際技術(shù)接近，總成本僅為進(jìn)口系統的60%左右，使項目經(jīng)濟效益優(yōu)勢顯現出來(lái)。