盧千里

摘 要：天然氣冷熱電三聯(lián)供是分布式能源的一種，該系統(tǒng)使用天然氣作為燃料，能夠高效循環(huán)利用能源，轉(zhuǎn)化能量的效率比較高，可以用于供冷或者供熱，保證能源的多層次供應(yīng)，具有節(jié)約能源、改善環(huán)境，增加電力供應(yīng)等綜合效益，是城市治理大氣污染和提高能源綜合利用率的必要手段之一，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。本文主要對天然氣冷熱電三聯(lián)供在建筑樓宇中的應(yīng)用進行探討分析。

關(guān)鍵詞：天然氣分布式；能源站；冷熱電三聯(lián)供

引言：天然氣冷熱電三聯(lián)供是一種基于能源梯級利用概念上建立的，集發(fā)電、供熱和制冷過程為一體的多聯(lián)供系統(tǒng)。首先將天然氣用于發(fā)電，然后將發(fā)電過程中所生成的高溫煙氣加熱蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽，供給業(yè)主方在生產(chǎn)過程中使用，最后將煙氣中還存有的余熱經(jīng)過溴化鋰機組進行制冷或經(jīng)過換熱裝置產(chǎn)生生活熱水。整個能源利用過程能夠在很大程度上將能源加以充分利用，提高能源梯級利用效率，所產(chǎn)生的有害氣體排放量也很少，設(shè)備的利用率也會有所提高，具有較高的經(jīng)濟效益。

一、天然氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)分類

天然氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)適用于多個領(lǐng)域，比如工業(yè)、家庭和商業(yè)等，一般情況下，可將其分為區(qū)域型和樓宇型兩種。樓宇型系統(tǒng)的規(guī)模相對比較小，它最大的功能就是能夠滿足和供應(yīng)單獨建筑的能量需求，比如，學校、醫(yī)院和商場中的一些設(shè)施等。單獨建筑物中的能量供應(yīng)有較大的變化，它分為低潮和高潮，而系統(tǒng)需要根據(jù)實際情況不斷地調(diào)整，使其與具體的環(huán)境相適應(yīng)。因此，樓宇型冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)對設(shè)備有很高的要求，特別是其開機和停機的變化較大。另外，系統(tǒng)中的熱源設(shè)備、發(fā)電設(shè)備和蓄能設(shè)備的設(shè)計和優(yōu)化在系統(tǒng)中占有非常重要的位置。區(qū)域型分布式冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)與樓宇型最大的不同在于，它主要應(yīng)用于規(guī)定區(qū)域內(nèi)的建筑群中。

二、天然氣冷熱電三聯(lián)供的特點

1、節(jié)能性

在天然氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)中，突出其節(jié)能性的一個重要指標就是節(jié)能率，它從天然氣梯級利用的高效，到用戶端的供電效率，都占有較大的優(yōu)勢。節(jié)能性主要是指在滿足具體環(huán)境能源量的基礎(chǔ)上，將天然氣冷熱電三聯(lián)供與傳統(tǒng)供能系統(tǒng)相比，觀察它們在一定時間內(nèi)一次能源消耗量的節(jié)約率。

2、經(jīng)濟性

經(jīng)濟性主要從初投資和運行費用兩方面考慮。與傳統(tǒng)的辦公樓空調(diào)方式對比，即冬季采用集中供熱，夏季依靠蒸汽壓縮式制冷機組。冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的經(jīng)濟因素主要與燃料價格、供熱價格、電價、供熱時間等因素有關(guān)。燃料費在DES/CCHP年運行成本中占有相當大的比例，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，最高的達到78%，最低的也有44%。因此，天然氣價格的波動將直接影響到系統(tǒng)的年運行成本。提高電價會增加系統(tǒng)投資收益，提高系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性，發(fā)電效率越高的系統(tǒng)，其年收入中的供電收入所占的比例也越大。提高熱價也會增加系統(tǒng)投資收益，提高系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性。供熱天數(shù)越長，供熱負荷越大，系統(tǒng)的能源利用率也就越高，一般要求供熱時間>4000h/a。只有供熱負荷充足，系統(tǒng)才能獲得可觀的熱收入。

3、環(huán)保性

三聯(lián)供系統(tǒng)以天然氣為燃料，眾所周知天然氣是優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的理想能源，天然氣燃燒后產(chǎn)生的煙氣溫室效應(yīng)只有煤炭的1/2，石油的2/3；同時以溴化鋰吸收式制冷機取代壓縮式制冷機，避免了CFC類氟利昂制冷劑的大量使用和排泄，降低了對大氣臭氧層的破壞及溫室效應(yīng)，起到了環(huán)保作用，歐洲委員會在“大氣改變對策的能源框架”中，將熱電聯(lián)產(chǎn)放在極其重要的位置，冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)被認為是對實現(xiàn)排放目標貢獻最大的一項技術(shù)，其減少CO2排放量占總目標的1/4。

三、供能形式

應(yīng)用最廣泛的常規(guī)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)備組成主要包括原動機發(fā)電設(shè)備和余熱回收設(shè)備，它們與電網(wǎng)并網(wǎng)運行。建筑物內(nèi)的負荷在很大程度上是由制冷負荷、熱水負荷和采暖負荷等組成的。其中，有一個電力負荷的運行是由原動機優(yōu)先發(fā)電的，如果發(fā)電量不能滿足實際需求，就要利用電網(wǎng)補充電能，在這個發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量被熱水型吸收式溴化鋰制冷機吸收，用以制熱和制冷。冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)原動機主要包括內(nèi)燃機和燃料電池等。一般情況下，內(nèi)燃機在100kW～5MW，其發(fā)電效率與電網(wǎng)效率非常接近，但是，煙氣溫度和換熱效率不是很高。在小于1MW的三聯(lián)供系統(tǒng)中，內(nèi)燃機占主導位置，這主要是因為在一定空間內(nèi)，燃氣輪機的發(fā)電效率較低，經(jīng)濟效益和節(jié)能效率不是很高。燃料電池在國外的應(yīng)用比較.廣泛，它與傳統(tǒng)的發(fā)電方式相比，具有很高的發(fā)電效率，對環(huán)境的污染小，這是占絕對優(yōu)勢的。如果熱電負荷與冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)電荷接近，就能夠增加能源的利用率。

四、燃氣熱電冷聯(lián)供的工程應(yīng)用前景與展望

目前，天然氣熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)在我國應(yīng)用與發(fā)展的主要障礙是天然氣的價格。如果把天然氣單純用來發(fā)電，難以與燃煤電廠競爭；另一方面，天然氣價格按等熱值比較，要比煤炭高得多，也不具備替代煤炭的條件。為此，很多城市發(fā)改委等聯(lián)合制訂《分布式供能系統(tǒng)和燃氣空調(diào)發(fā)展專項扶持辦法》，發(fā)展分布式供能系統(tǒng)和燃氣空調(diào)，《扶持辦法》主要明確了資金來源、支持范圍、支持方式和標準、設(shè)備補貼資金申請程序、計劃編制程序和部門職責等事項。按照《扶持辦法》有關(guān)規(guī)定，近幾年對在城市范圍內(nèi)醫(yī)院、賓館、大型商場、商務(wù)樓宇、工廠等建筑物建成并投入使用，并納入市推進計劃的單機規(guī)模1 萬千瓦及以下的分布式供能系統(tǒng)項目和燃氣空調(diào)項目的單位，給予設(shè)備資金補貼（燃氣空調(diào)按100元/千瓦制冷量補貼）、電網(wǎng)并網(wǎng)支持、天然氣價格和收費優(yōu)惠等方面的政策支持，并要求政府投資的重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，優(yōu)先使用分布式供能系統(tǒng)。

結(jié)束語

綜上所述，天然氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是我國目前鼓勵發(fā)展的一項技術(shù)，具有節(jié)能、環(huán)保、高效等優(yōu)勢。對于建筑供能系統(tǒng)而言，天然氣三聯(lián)供系統(tǒng)是其有益的補充，和傳統(tǒng)供能系統(tǒng)一起為建筑服務(wù)。因此在規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)該對整個建筑物業(yè)規(guī)模、物業(yè)業(yè)態(tài)、用能規(guī)模、用能結(jié)構(gòu)等進行詳細分析，并對三聯(lián)供組合供能系統(tǒng)進行技術(shù)經(jīng)濟分析，才能確定合理的天然氣三聯(lián)供供能規(guī)模和天然氣三聯(lián)供組合供能系統(tǒng)方案。

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