王丹

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

分布式燃?xì)廨啓C(jī)在工業(yè)、民用建筑的應(yīng)用前景

王丹

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司，重慶400039）

我國(guó)以火力發(fā)電為主，目前，在火力發(fā)電中使用最多的還是燃燒污染較大的原煤。這種原始的發(fā)電方式效率低下，環(huán)境污染大，后期節(jié)流減排投資要求高。天然氣在我國(guó)存量豐富，且充分燃燒后的產(chǎn)物為CO2和H2O，污染較少。利用天然氣作為一次能源的燃?xì)廨啓C(jī)是高效率、低污染的發(fā)電方式，主要具有供電效率高、投資低、建設(shè)周期短、啟停靈活、運(yùn)行自動(dòng)化程度高、污染少等優(yōu)點(diǎn)。

燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)；余熱鍋爐；冰蓄冷；建筑節(jié)能；天然氣

1　系統(tǒng)介紹

能源為我國(guó)西部地區(qū)儲(chǔ)量充足的天然氣，以天然氣為第一燃料，柴油為第二燃料，如果天然氣管線停氣檢修或短時(shí)氣壓不足，使用柴油作為備用燃料；燃料燃燒推動(dòng)汽輪機(jī)，產(chǎn)生10kV電能，燃燒后的500°C尾氣進(jìn)入余熱鍋爐，加熱軟水，產(chǎn)生蒸汽及熱水熱水可做生活熱水用，冬季可以制熱；換熱后150°C尾氣進(jìn)入溴化鋰直燃機(jī)，產(chǎn)生冷凍水，夏季時(shí)，用于空調(diào)系統(tǒng)制冷。此為熱電聯(lián)產(chǎn)三聯(lián)供系統(tǒng)，即供電、供熱、供冷（圖1）。

圖1　熱電聯(lián)產(chǎn)三聯(lián)供系統(tǒng)圖

2　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）峰谷差調(diào)節(jié)作用。燃?xì)庳?fù)荷與電力負(fù)荷在季節(jié)上大致呈互補(bǔ)關(guān)系，運(yùn)行期間用氣量穩(wěn)定，減少了兩方面各自的季節(jié)峰谷差。將夏季一部分電力高峰負(fù)荷轉(zhuǎn)移到燃?xì)馍蟻恚欣诩竟?jié)調(diào)峰，改善能源供給結(jié)構(gòu)。

（2）能源利用總效率高，冷、熱、電成本互攤，較為經(jīng)濟(jì)。

（3）可作備用電源，提高供電安全性。設(shè)備能快速啟動(dòng)，冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)間段，能起到可靠的備用電源作用，在電網(wǎng)崩潰和意外災(zāi)害（例如地震、暴風(fēng)雪、人為破壞、戰(zhàn)爭(zhēng)）情況下，可維持重要用戶的供電。

（4）無輸配電損耗，同時(shí)節(jié)約了變電設(shè)備和電網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用。減少了輸熱損失和熱網(wǎng)費(fèi)用。就近供電減少了大容量遠(yuǎn)距離高壓輸電線的建設(shè)，不僅減少了高壓輸電線的電磁污染，也減少了高壓輸電線的征地面積和線路走廊及線路上樹木的砍伐，利于環(huán)保。

（5）資金密度低，建設(shè)周期短，正常情況下投資回收快。微型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用于賓館、商業(yè)區(qū)及住宅區(qū)的保值回收期為3～6年。系統(tǒng)具有較好的經(jīng)濟(jì)可行性。

（6）可與市政10kV電網(wǎng)并列運(yùn)行，有效提高了重要負(fù)荷的供電可靠性。

然而，每種技術(shù)都有其優(yōu)點(diǎn)，同樣的沒種技術(shù)也存在著相應(yīng)的缺點(diǎn)，下面再簡(jiǎn)要明確此系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)。

3　系統(tǒng)缺點(diǎn)

（1）對(duì)熱負(fù)荷要求高。使用CCHP的先決條件是有較大的熱負(fù)荷，同時(shí)要求冷熱負(fù)荷穩(wěn)定。

雖然微型燃機(jī)發(fā)電效率己從17%～20%上升到當(dāng)前的26%～30%，但以微型燃?xì)廨啓C(jī)作為動(dòng)力的簡(jiǎn)單的分布式供電系統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)功效率依然遠(yuǎn)小于大型集中供電電站。三聯(lián)供系統(tǒng)如果僅作為發(fā)電使用不考慮利用余熱的效益，則發(fā)電成本高于目前市電平均價(jià)格，單獨(dú)發(fā)電是不經(jīng)濟(jì)的。對(duì)于熱負(fù)荷變化較大的建筑物或者負(fù)荷率很低的場(chǎng)所，能源綜合利用效率一般很難達(dá)到期望的效果，并且發(fā)電機(jī)的使用壽命也會(huì)受到影響。

（2）系統(tǒng)成本的經(jīng)濟(jì)性受政府行為干預(yù)的影響大。

CCHP成本中燃料占67%～78%，其經(jīng)濟(jì)效益受市場(chǎng)燃料與用電價(jià)格（電價(jià)、氣價(jià)、熱價(jià)）的影響（希望的大趨勢(shì)是電價(jià)上漲、氣價(jià)下跌），這些與政府定價(jià)因素有關(guān)，在中國(guó)氣電比價(jià)高的特點(diǎn)下更是如此。從天然氣公司得到的供氣價(jià)格高于燃?xì)怆姀S價(jià)格，增加了發(fā)電使用成本。能否采用燃?xì)饧竟?jié)性差價(jià)等優(yōu)惠制度很重要。

CCHP的推廣要求一定的優(yōu)惠政策，使投資商在貸款準(zhǔn)入、稅收方面給以優(yōu)惠。否則結(jié)果很可能是能源利用率上升了，財(cái)務(wù)上卻虧空了。投資商要求投資回收年限短。

4　與市電并網(wǎng)

根據(jù)發(fā)電機(jī)與市電的關(guān)系劃分，有發(fā)電機(jī)與市電并網(wǎng)運(yùn)行方式和發(fā)電機(jī)與市電分列運(yùn)行兩種方式。

根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間不同劃分，有全年連續(xù)運(yùn)行和季節(jié)性間歇運(yùn)行兩種系統(tǒng)，前者發(fā)電機(jī)組全年運(yùn)行，后者一般采暖季和制冷季運(yùn)行，過渡季不運(yùn)行。還有一些系統(tǒng)為每天間歇運(yùn)行方式，后半夜電負(fù)荷低時(shí)，發(fā)電機(jī)組關(guān)機(jī)。

根據(jù)建筑物冷熱電負(fù)荷規(guī)律及數(shù)量，確定發(fā)電機(jī)是否與市電并網(wǎng)。一般情況下，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)發(fā)電機(jī)與市電并網(wǎng)運(yùn)行所帶來的優(yōu)勢(shì)很多，如：發(fā)電機(jī)可在額定功率下運(yùn)行，發(fā)電效率高，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)，可利用的余熱穩(wěn)定，余熱利用簡(jiǎn)便，建筑物供電穩(wěn)定等。

發(fā)電機(jī)與市電并網(wǎng)運(yùn)行是提高熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng)綜合效率的先決條件之一。冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)消耗的燃料一般為天然氣，燃?xì)獬杀鞠鄬?duì)較高，只有當(dāng)其產(chǎn)生的電能及冷、熱能大部分被利用時(shí)，熱、電、冷二聯(lián)供系統(tǒng)才能顯現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)性：但在實(shí)際應(yīng)用中，由于用電負(fù)荷的波動(dòng)性，很難保證發(fā)電機(jī)連續(xù)滿負(fù)荷獨(dú)立運(yùn)行。因此，發(fā)電機(jī)只帶基本負(fù)荷，不足部分利用公共電網(wǎng)補(bǔ)充供電是熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。另外，發(fā)電機(jī)與市電并網(wǎng)運(yùn)行可以提高用電系統(tǒng)的安全性，同時(shí)，又可以起到為市電削峰填谷的作用。但同時(shí)，如須并網(wǎng)運(yùn)行，則對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行要求高，發(fā)電機(jī)發(fā)電的頻率、電壓、相位必須與電網(wǎng)的頻率、電壓、相位保持一致，才能并網(wǎng)發(fā)電。

5　典型的應(yīng)用場(chǎng)合

用于人口稠密的城市商業(yè)中心、住宅小區(qū)、酒店商廈、快餐店、醫(yī)院等需要洗澡和生活熱水、除濕熱源的場(chǎng)合。機(jī)場(chǎng)、火車站、大學(xué)、機(jī)關(guān)等公用事業(yè)單位。這些單位用電、用冷、用熱負(fù)荷都非常集中，便于集中控制和管理。分布式能源站夏季以集中供冷為主，供冷時(shí)間長(zhǎng)，單位面積負(fù)荷大，冷負(fù)荷主要為內(nèi)部負(fù)荷，伴有部分蒸汽和生活熱水需求，空調(diào)能耗季節(jié)性較強(qiáng)。冬季供暖時(shí)間也長(zhǎng)，商業(yè)中心電價(jià)高，采用分布式能源站經(jīng)濟(jì)效益極好；而且相比于現(xiàn)有電網(wǎng)，分布式燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)在供電的可靠性上也有非常突出的表現(xiàn)，比如2008年南方暴雪，很多城市電網(wǎng)癱瘓，給生活生產(chǎn)帶來了很嚴(yán)重的損失，如果當(dāng)時(shí)我國(guó)采用的是分布式燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)，可以很輕易地減輕這類災(zāi)害的影響。

綜上所述，采用分布式供能系統(tǒng)是一條高效利用能源的好道路，是城市天然氣利用的良好途徑和城市能源建設(shè)的重要組成部分，可以緩解季節(jié)性電力短缺，改善生活環(huán)境。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)在很大程度上可以減輕我們所面臨的問題。因此在規(guī)劃、實(shí)施燃?xì)獍l(fā)電裝置時(shí)，應(yīng)采取集中大型燃?xì)獍l(fā)電廠的建設(shè)與分散在各類建筑或建筑群的燃?xì)饫錈犭娐?lián)供的分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)并舉的政策。實(shí)行這種政策，既可減輕建設(shè)大型集中燃?xì)獍l(fā)電廠的資金、環(huán)保和供水等方面的壓力，又可提高城市能源供應(yīng)，特別是電力供應(yīng)的安全可靠度。因此，分布式燃?xì)廨啓C(jī)值得在各大城市中廣泛推廣。

［1］李孝堂，侯凌云，楊敏，等.現(xiàn)代燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)［M］.北京：航空工業(yè)出版社，2006.

［2］袁春，陳彬兵，陳兆海，等.微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［3］翁一武，蘇明，翁史烈.先進(jìn)微型燃?xì)廨啓C(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用前景［J］.熱能與動(dòng)力工程，2003（2）.

［4］Je-Chin Han，SandipDutta，Srinath Ekkad.Gas Turbine Heat Transfer and Cooling Technology［M］.程代京，譯.西安：西安交通大學(xué)出版社，2005.

責(zé)任編輯：孫蘇

Application Prospectsof Distributed Gas Turbine in Industry and Civil Building

Thermal power generation ismainly applied in China，and raw coalwith relatively heavy pollution isused presently.This original power generationmethod isof low efficiency，heavy pollution and high investment requeston emission reduction at later stage.Natural gas isin abundantstorage，and itsproduction afterburning isCO2 and H2Owith less pollution.Therefore，naturalgas，ahigh efficientpowergenerationmethod w ith low pollution，can beapplied in gas turbine，w ith thevirtuesofhigh power supply efficiency，low investment，shortconstruction period，flexible startand stop，high degreed operation automation aswellas lesspollution.

gas turbine system；neat recovery boiler；ice storage；building energy efficiency；naturalgas

TU996.9

A

1671-9107（2015）01-0007-02

10.3969/j.issn.1671-9107.2015.01.007

2014-02-25

王丹（1983-），男，天津人，本科，工程師，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。