燃?xì)夥植际较到y(tǒng)初步探討

陳慧

摘 要：分布式能源是近年來興起的利用小型設(shè)備向用戶提供能源供應(yīng)的新的能源利用方式，目前分布式能源大多數(shù)以天然氣為主。該文針對(duì)燃?xì)夥植际较到y(tǒng)進(jìn)行了初步探討，主要圍繞系統(tǒng)組成、適用范圍以及存在問題三個(gè)方面，并對(duì)典型的系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行介紹，提出了優(yōu)質(zhì)的天然氣分布式能源項(xiàng)目需要具備的條件。

關(guān)鍵詞：燃?xì)?分布式 負(fù)荷匹配

中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）06（b）-0018-02

1 燃?xì)夥植际较到y(tǒng)簡(jiǎn)述

燃?xì)夥植际较到y(tǒng)是通過冷、熱、電三聯(lián)供方式，利用燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)燃燒天然氣發(fā)電，再利用煙氣余熱來發(fā)電、制冷、供暖等實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，使能源利用率達(dá)到70%以上。該系統(tǒng)能源效率高、可靠性強(qiáng)及污染物的低排放，具有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，近年來在國(guó)外得到了迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)也得到越來越多的關(guān)注，見圖1。

2 系統(tǒng)主要組成

燃?xì)夥植际较到y(tǒng)的主要技術(shù)設(shè)備一般包括主機(jī)（即燃?xì)獍l(fā)電動(dòng)力裝置），余熱利用裝置（如余熱鍋爐、煙氣型或熱水型溴化鋰機(jī)組等）以及其他輔助制冷、制熱設(shè)備等。燃?xì)夥植际较到y(tǒng)面臨著急迫的市場(chǎng)需求和發(fā)展動(dòng)力。考慮通過進(jìn)行合理的系統(tǒng)配置，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夥植际较到y(tǒng)更好地發(fā)展。

2.1 燃機(jī)部分

其中，主機(jī)作為系統(tǒng)的核心裝置，其熱電輸出特性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。燃?xì)廨啓C(jī)與燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)足目前應(yīng)用最為廣泛的兩大類主機(jī)，在燃?xì)夥植际较到y(tǒng)中存在兩種主機(jī)的比較和選擇。（見表1）

總體來說，內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電效率比燃?xì)廨啓C(jī)高，部分負(fù)荷性能好。因此，對(duì)電力需求不大或者大多時(shí)段處于低負(fù)荷運(yùn)行的系統(tǒng)，優(yōu)先考慮內(nèi)燃機(jī)。但對(duì)熱量需求較大且，熱量的要求高的場(chǎng)合，燃?xì)廨啓C(jī)具有優(yōu)勢(shì)。

2.2 余熱鍋爐部分

鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。余熱鍋爐位于燃機(jī)之后，作為余熱回收裝置，回收利用低品位能，相當(dāng)于換熱器。其設(shè)計(jì)不但影響余熱利用率，而且對(duì)于整個(gè)燃?xì)夥植际较到y(tǒng)起承上啟下的作用；其結(jié)構(gòu)、性能和參數(shù)都極大地影響到其它設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)的性能。

余熱鍋爐是由一系列換熱器組成，包括過熱器、蒸發(fā)器和省煤氣三部分。由于余熱鍋爐內(nèi)沒有燃燒過程，它只是一個(gè)換熱器。其與燃機(jī)配合，燃機(jī)排出的高溫?zé)煔膺M(jìn)入余熱鍋爐，加熱受熱面中的水，產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，一部分可以進(jìn)入汽輪機(jī)做功；一部分可以直接供熱或驅(qū)動(dòng)溴化鋰吸收式制冷機(jī)組制冷。

余熱鍋爐型號(hào)、種類繁多。根據(jù)煙氣的流動(dòng)方向，余熱鍋爐可以分成臥式和立式；按工質(zhì)使用壓力可以分為單壓和雙壓；按照供給熱量可以分為非補(bǔ)燃式、部分補(bǔ)燃式以及完全補(bǔ)燃式三種。

2.3 溴化鋰機(jī)組部分

在分布式能源系統(tǒng)中，常采用溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)。溴化鋰吸收式制冷機(jī)是一種以蒸汽、熱水、燃?xì)獾扔酂釣闊嵩矗迫±渌蚶錈崴闹评湓O(shè)備。與壓縮式制冷機(jī)相比，溴化鋰吸收式制冷機(jī)有著明顯的優(yōu)越性。根據(jù)用戶的需求可以選擇煙氣型的溴化鋰機(jī)組、熱水型的溴化鋰機(jī)組或蒸汽型溴化鋰機(jī)組。

溴化鋰吸收式制冷機(jī)的主要特點(diǎn)如下：

（1）節(jié)約能源。以熱能為動(dòng)力，80℃以上的熱源就可利用。

（2）耗電量少。機(jī)組中耗電設(shè)備少，故耗電量很小。

（3）無公害。溴化鋰吸收式制冷機(jī)以溴化鋰水溶液為工質(zhì)，無臭、無毒，有利于環(huán)境保護(hù)。

（4）可調(diào)節(jié)范圍廣，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，對(duì)外界條件變化適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單。

3 適用范圍及存在問題

燃?xì)夥植际较到y(tǒng)分為樓宇型和區(qū)域型，均以資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益最大化為原則確定其工作方式、容量和配置方案。

樓宇型是針對(duì)具有特定功能的建筑物，如寫字樓、學(xué)校、醫(yī)院等建筑。一般采用小型或微型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，機(jī)房往往布置在建筑物內(nèi)部，不需考慮外網(wǎng)建設(shè)。

區(qū)域型一般針對(duì)工業(yè)園區(qū)和大型綜合體，基于“高能高用、低能低用、溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”的原則，在對(duì)區(qū)域內(nèi)用戶冷、熱、電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上，采用燃?xì)獍l(fā)電，結(jié)合各種制熱、制冷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源的高效利用。區(qū)域型在滿足有穩(wěn)定的冷、熱負(fù)荷，較高的電價(jià)以及較低的天然氣價(jià)格等條件下有優(yōu)勢(shì)。

由于我國(guó)目前尚無有關(guān)分布式能源的法規(guī)和并網(wǎng)運(yùn)行規(guī)程，再加上資源、電價(jià)、可用設(shè)備、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和電力市場(chǎng)化等方面的制約，因而分布式能源的發(fā)展步伐十分緩慢，真正運(yùn)行起來的項(xiàng)目并不多。

（1）能源價(jià)格體系問題。氣電價(jià)格比的現(xiàn)狀和走高趨勢(shì)將使投資回收期進(jìn)一步拉長(zhǎng)，氣電價(jià)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)重要選項(xiàng)。

（2）分布式能源系統(tǒng)技術(shù)及能源服務(wù)體系不成熟。分布式能源系統(tǒng)集燃?xì)?、?dòng)力裝置、配電、控制、暖通、特種工藝等多項(xiàng)技術(shù)于一體，技術(shù)復(fù)雜、綜合性強(qiáng)、專業(yè)要求高等特點(diǎn)，相應(yīng)的專業(yè)團(tuán)隊(duì)及人才資源有待進(jìn)一步壯大。

（3）設(shè)備要求高投資大對(duì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生重大影響。目前，發(fā)電設(shè)備以進(jìn)口設(shè)備為主，同時(shí)稅費(fèi)較大。

（4）市場(chǎng)的認(rèn)知度不足。傳統(tǒng)用能方式慣性較大，且不注重負(fù)荷的精確計(jì)算和匹配，使得部分分布式能源系統(tǒng)發(fā)揮不出預(yù)計(jì)的效果，也影響該技術(shù)的推廣。

（5）法律法規(guī)不完善。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)與壟斷行業(yè)形成的強(qiáng)大壁壘必須通過法律法規(guī)來確立分布式能源的地位，才能使得一個(gè)新技術(shù)的應(yīng)用得到快速發(fā)展。

4 系統(tǒng)實(shí)例分析

4.1 辦公樓燃?xì)夥植际较到y(tǒng)分析

辦公樓一般考慮小型燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)。由于電、熱、冷負(fù)荷相對(duì)較小，而且隨時(shí)間變化較大，設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)需對(duì)負(fù)荷進(jìn)行時(shí)序性分析，一般原則為：優(yōu)先考慮冷、熱負(fù)荷。準(zhǔn)確的負(fù)荷分析是機(jī)組選型經(jīng)濟(jì)、可靠的重要保證，對(duì)這類建筑配置系統(tǒng)時(shí)要特別注意。

4.2 賓館應(yīng)用分布式供能系統(tǒng)分析

賓館用能的特點(diǎn)：電負(fù)荷較穩(wěn)定，洗浴及清潔用低溫?zé)崴?fù)荷隨季節(jié)變化不大，采暖季節(jié)熱水需求量大，夏季由于采用溴化鋰制冷，蒸汽需求量大。發(fā)電機(jī)組排煙首先經(jīng)過高溫?zé)煔鈸Q熱器產(chǎn)生蒸汽，進(jìn)入賓館蒸汽系統(tǒng)。夏天制冷時(shí)蒸汽供溴化鋰制冷機(jī)組，采暖季節(jié)蒸汽通入采暖水箱。根據(jù)賓館用能具有隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)，還需在高溫?zé)煔鈸Q熱器處增設(shè)蓄熱器，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化配置。由于冷熱負(fù)荷季節(jié)性變化相對(duì)較大，對(duì)這類建筑配置系統(tǒng)時(shí)，也要進(jìn)行負(fù)荷分析。

4.3 工業(yè)園區(qū)燃?xì)夥植际较到y(tǒng)分析

在工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)型企業(yè)占大多數(shù)，冷、熱、電負(fù)荷一般都較大，并且較為穩(wěn)定。而穩(wěn)定的負(fù)荷可以提高系統(tǒng)的熱效率，對(duì)投資和運(yùn)行都十分有利。園區(qū)一般配置中型燃?xì)廨啓C(jī)，仍然以優(yōu)先滿足冷、熱負(fù)荷的原則配置系統(tǒng)，而具有穩(wěn)定冷、熱負(fù)荷的工業(yè)園區(qū)是未來燃?xì)夥植际较到y(tǒng)的發(fā)展重點(diǎn)。

5 結(jié)語

燃?xì)夥植际较到y(tǒng)不是標(biāo)準(zhǔn)化的，每一個(gè)天然氣分布式能源都在能源價(jià)格、負(fù)荷匹配、設(shè)備選擇、政策補(bǔ)貼上存在差異。從設(shè)備制造層看，不同技術(shù)都存在發(fā)展空間，各種設(shè)備都面臨競(jìng)爭(zhēng)格局。但從投資運(yùn)營(yíng)角度來看，一個(gè)優(yōu)質(zhì)的天然氣分布式能源項(xiàng)目需要具備以下幾種條件：

（1）成本端低氣價(jià)或銷售端高電價(jià)。

（2）穩(wěn)定的冷、熱、電負(fù)荷。

（3）相應(yīng)的政策補(bǔ)貼。

（4）因地制宜的設(shè)計(jì)和高效的運(yùn)行。

總體來說，我國(guó)分布式能源的發(fā)展水平還不高，在政策、上網(wǎng)及技術(shù)方面還存在一些問題，但發(fā)展前景是好的。在條件適宜的地方建設(shè)燃?xì)夥植际巾?xiàng)目具有一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸方，羅永浩.分布式供能系統(tǒng)及應(yīng)用[J].上海節(jié)能，2005（3）：37-40.