冷热电三联供系统

简介

冷热电三联供系统， Combined Cooling Heating and Power System，冷热电联供系统是以小型发电机组为核心，配以余热锅炉以及吸收式制冷装置，同时生产电力和冷热的联合系统。1) 钱科军，袁越，石晓丹，等．分布式发电的环境效益分析[J]．中国电机工程学报，2008，28(29)：13-14．

系统优势

热电冷联供系统通常采用的方法是由内燃机或燃气轮机发电技术，一方面， 另一方面，余热回收，通过烟气吸收式制冷机的冷（热），实现在夏季和冬季采 暖效果冷却。可以实现能源梯级利用，提高整个系统的能源利用率的主要。也可 以作为能源互补提供电网连接的电力，经济效益和整个系统的效率提高。 冷热电联产系统是一种分布式能源，具有节能，改善环境，提高供电综合效 益等，是城市空气污染和提高能源综合利用率的必要手段之一，与国家可持续发展战略相一致。 1998 年 1 月 1 日起实施的《中华人民共和国中国节约能源法》 九分之三十条规定， “国家鼓励的通用节能技术的发展：能量梯级利用技术，热，电，冷热电联产技术，提高热能综合利用率”。热电联产系统可以充分利用天然气，能源效率可以达到 90%以上。在同一时间可以用于加热燃料成本降低，天然 气，电力的成本的一部分，降低经营成本，与传统的系统设计是合理的比较，超出了最初的投资，节省运行费用 5 年内可收回。 2) 张晓晖，陈钟顺．热电冷联产系统的能耗特性[J]．中国电机工程 学报，2007，27(5)：94-95．

国内外发展情况

热电联产具有能量转换效率的巨大优势，所以，在世界能源领域最重要的地位。丹麦 1980，主要发展分布式能源。能源发展规划热电冷联供美国，分布式能源的比例逐年上升，小型热电联产 2010 的能力，增加 46000000 千瓦的装机容 量达到 2020，总发电装机容量29%。日本制定了相应的法律和政策，确保第二十一世纪冷热电联产系统的发展。冷热电联供系统已应用在上海浦东国际机场和北京燃气集团调度指挥中心项目。

系统设置

用于发电机的形式三联供系统主汽轮机和内燃机，大容量机组的优势，小容量的引擎有优势。汽轮机发电效率的主要缺点是低，小容量发电效率大大削弱，在环境温度在夏季和衰减的高，低 NOx 排放的主要优点。内燃机的主要优点是发 电效率高，有利于节能和经济运行，主要的缺点是，NOx 排放高，但其绝对值不高。由于高的发电效率是最关键的数据，综合比较后得出结论，使用燃气内燃机 冷热电联产机组具有更多的优点。余热发电主要有两个部分，烟气余热和废物的水套水热。 烟气余热可以利用 2 种方式。高温空气发生器为余热锅炉（加力），产生蒸汽，蒸汽吸收式制冷机，冷热空调或加热产生水。本系统是一个典型的系统，特别适用于蒸汽需求情况。高温空气发生器直接进入烟气（加力）溴化锂吸收式制冷机，空调或加热冷热水。本系统是一个新的系统，消除余热锅炉中间， 使系统更紧凑的，简单的，家里有几个应用实例外。 通过综合比较，北京新机场 的建议直接烟气余热利用型溴化锂吸收式制冷机的使用。由仍然高设备的烟气余 热利用烟气的温度，在 150 ~ 170℃温度，约 10%的能量损失，利用烟气溴化锂吸收式冷热水机组在北京新机场，在冬季热泵运行，感热和潜热烟气中提取热量， 提高约7%的能源利用率。3) 王锐，顾伟，吴志，等．含可再生能源的热电联供型微网经济运 行优化[J]．电力系统自动化，2011，35(8)：22-23．

设备容量

在一般情况下，冷热电联供系统满足建筑冷、热负荷是不合理的，因此，确定发电机容量的热电联产系统的核心。不同于传统的空调系统设备容量确定（只 需要确定最大设计荷载），需要逐时冷，热，电负荷准确模拟和操作策略在各种 负载情况下，通过复杂的计算过程近似，选择最经济合理的能力。

主要方式

以燃机为核心的燃气冷热电三联供系统方式有多种，主要方式有：燃气机(包括内燃机、燃气轮机等) ——余热吸收式制冷机(余热直燃机)，如图l，以天然气为燃料送入燃气轮机燃烧发电后，高温排气进入余热吸收式制冷机(余热直燃机)，夏季供冷、冬季供热，根据冷负荷、热负荷的需要可补燃天然气。

图2为燃气轮机+余热锅炉+蒸汽吸收式制冷+电制冷机+燃气锅炉的流程示意图。天然气送入燃气轮机燃烧发电后，高温排气送入余热锅炉制取蒸汽，蒸汽经分汽缸至蒸汽溴化锂吸收式制冷机，冬季蒸汽经分汽缸至换热器制取热水供热。根据建筑群夏季的冷负荷需要，不足冷量由电动压缩制冷机提供，冬季不足热量由热泵和燃气锅炉提供。

图1、图2两种燃气冷热电联供系统示意图及设备配置是基本的方式，依据具体工程项目的实际情况可以 变化为多种系统和设备配置方式。对于采用燃气内燃机的CCHP，由于该机型有2类以上的余热介质，即缸套等余热热水和高温排气余热等，其CCHP系统和设备的配置与上述图示有一定差异，但其余热利用也是采用余热溴化锂吸收式制冷机或热水／蒸汽型溴化锂吸收式制冷机，还可将热水／汽直接用于需要热水／蒸汽的场所。4) 《燃气冷热电三联供的能量分析研究》陈霖新、唐艳芬、王建