三重热电联产循环

概述

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丹麦的一个应用范例，生物柴油发电厂的废热可用来加热园艺用温室。

热力发电厂（包括使用易裂变材料或燃烧煤，石油或天然气的热力发电厂）和一般的热机不将所有的热能转换成电能。在大多数热机中，略多于一半的热量作为多余的热量被损失（参见：热力学第二定律和卡诺定理）。通过捕获多余的热量，热电联产(CHP)使用在常规发电厂中浪费的热量，对于最好的常规发电厂, 有潜力达到高达80％的热效率。这意味着需要消耗更少的燃料以产生相同量的有用能量。 当热量可以在现场使用或非常接近时，热电联产是最有效的。当热量必须在较长距离上传输时，总效率降低。这需要高度隔热的管道，其价格昂贵并且低效; 而电可以沿着相对简单的电线传输，并且对于相同的能量损耗可以在更长的距离上传输。 汽车发动机在冬季变成热电联产设备，当废热用于加热车辆内部时。该示例说明了热电联产的部署取决于热机附近的热利用的观点。

（图源网络）

在法国梅斯的一座热电联产厂。45兆瓦锅炉使用废木材的生物质作为能源，为30,000栋住宅供电和供热。

热电联产是在寒冷气候中减少供热系统碳排放的最具成本效益的方法，被认为是将能源从化石燃料或生物质转化为电力的最节能的方法。热电联产厂通常在城市的区域供热系统，建筑物，医院，监狱等等的中央供暖系统中使用，并且通常用于工业用水，冷却，蒸汽生产等等的热生产过程中。

类型

先发电式

锅炉蒸气先用于发电，用剩的蒸气热能再投入某种工业制程，同时发的电也投入工业制程，剩电卖给电网。 适合中等温度制程的产业：食品、造纸、化工、养殖、农业 现有系统：

燃气涡轮机外挂废热炉式

燃气涡轮机式

蒸气涡轮机式

复合循环式

柴油引擎式

后发电式

锅炉蒸气先用于某种工业制程，用剩的蒸气热能再投入发电，同时发的电也投入工业制程，剩电卖给电网。 适合高温度制程的产业：冶金、玻璃、水泥 现有系统：

蒸气涡轮机式

有机朗肯机式（Organic Rankine Cycle）

分布式发电

当适应建筑物或需要永久的需要电力，供暖和制冷的建筑群时，三重热电联产具有最大的好处。这样的安装包括但不限于：数据中心，制造设施，大学，医院，军事设施和学校。本地化三重热电联产具有分布式发电（Distributed Generation）描述的附加好处。在任务关键型应用中冗余的功率，更低的功率使用成本和将电力卖回本地电网的能力是几个主要优点。即使对于小型建筑物，例如单独的家庭住宅三重热电联产系统，由于能源利用增加而提供优于热电联产的益处。这种提高的效率还可以提供显着减少的温室气体排放，特别是对于新社区。 大多数工业国家在具有大电力输出能力的大型集中设施中产生其大部分电力需求。这些工厂具有优良的规模经济，但通常长距离传输电力，造成相当大的损失，对环境产生负面影响。只有在工业区，附加发电厂或城市的紧邻地区存在足够的需求时，大型发电厂才能使用热电联产或三重热电联产系统。在主要城市中具有三重热电联产应用的实例是纽约市蒸汽系统。

成本

通常，对于燃气发电厂，每千瓦（kW）电力的完全安装成本约为£400英镑/ kW（$577美元），这与大型中央发电站相当

参考资料

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 Latest Developments in the Ene-Farm Scheme.

 Launch of New 'Ene-Farm' Home Fuel Cell Product More Affordable and Easier to Install - Headquarters News - Panasonic Newsroom Global.

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 38% HHV Caterpillar Bio-gas Engine Fitted to Sewage Works - Claverton Group.