分布式能源介紹教材

1、內(nèi) 容w產(chǎn)生背景w分布式供能系統(tǒng)簡(jiǎn)介及發(fā)展現(xiàn)狀w運(yùn)行模式w設(shè)計(jì)原則w發(fā)展趨勢(shì)及存在問(wèn)題w法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)背景w能源危機(jī)：提高燃料利用率w環(huán)境方面：節(jié)能減排 w社會(huì)原因：電力失靈，美國(guó)、加拿大，英國(guó)w定義：分布式供能系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱CCHP（Combined cool、heat and power CCHP ），指熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中配置溴化鋰吸收式制冷機(jī)，利用供熱式汽輪機(jī)的抽汽或排汽制冷，使熱電站在生產(chǎn)、供應(yīng)電能和熱能的同時(shí)，也生產(chǎn)、供應(yīng) 713的冷水，用于空調(diào)及工藝?yán)鋮s。系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)構(gòu)成w1.原動(dòng)機(jī)：內(nèi)燃機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)，燃料電池，太陽(yáng)能等可再生能源（發(fā)電功率?。﹚2.余熱利用設(shè)備：余熱/煙氣鍋爐，吸收式制冷機(jī)組

2、熱泵，設(shè)計(jì)要點(diǎn)是考慮余熱利用的規(guī)模、利用的優(yōu)先次序和設(shè)備連接的次序。建議先供熱水，再采暖，后制冷。熱水余熱設(shè)備的布置，依次為吸收制冷機(jī)組、采暖換熱器、供熱水換熱器。w3.排氣、通風(fēng)及電器系統(tǒng)分類w按能源利用的形式：以天然氣、油為主要燃料的系統(tǒng)；以太陽(yáng)能、地?zé)?、生物質(zhì)等可再生能源為主要能源的冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)w按動(dòng)力設(shè)備類型：可分為以燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)、燃w料電池為主要發(fā)電設(shè)備的冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)w按系統(tǒng)規(guī)模又可以分為樓宇式冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和區(qū)域式冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。排放除濕、采暖、生活熱水驅(qū)動(dòng)余熱鍋爐、熱泵、制冷電環(huán)境低溫中溫高溫燃料品位COP:0.71.3余熱：50%65%效率30%

3、45%目標(biāo)：熱量的梯級(jí)利用，余熱利 用最大化，以達(dá)到最高效率關(guān)鍵因素：確定熱電比,由用戶 需求決定余熱、煙氣鍋爐，熱泵等內(nèi)燃機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)，燃料電池，太陽(yáng)能= 熱電比?購(gòu)電天然氣，煤，燃料電池，太陽(yáng)能，生物質(zhì)能驅(qū)動(dòng)電負(fù)荷冷負(fù)荷熱負(fù)荷原 動(dòng) 機(jī)吸收式制冷余熱利用備用鍋爐熱交換器蓄能裝置以熱定電CCHP系統(tǒng)及能量梯級(jí)利用示意圖CCHP優(yōu)勢(shì)w1.能源利用率高：能源通過(guò)階梯利用，提高利用率。火電發(fā)電效率30%40%左右，內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電效率分別為35%41%、 20 50%，CCHP為70%以上，大型機(jī)組可達(dá)80%90%，目前最高可達(dá)95% w 2.靈活，可靠，電接近用戶，減少輸送損失，提高用電安全

4、w 3.建設(shè)周期短，節(jié)約投資w 4.社會(huì)效益：可以緩解季節(jié)性用電高峰，優(yōu)化電源配置w 5.環(huán)保：減少碳、氮氧化物排放，無(wú)噪音，潔凈電能CCHP不足w初投資高：系統(tǒng)容量小，吸收式機(jī)組部件多w發(fā)電隨機(jī)性大，和大電網(wǎng)有沖突，使大電網(wǎng)的控制出現(xiàn)問(wèn)題，需加快開發(fā)智能電網(wǎng)w國(guó)內(nèi)問(wèn)題：天然氣價(jià)格、數(shù)量，無(wú)專門研究組織，規(guī)范不統(tǒng)一，運(yùn)行缺乏調(diào)節(jié)，變工況研究少，評(píng)價(jià)體系不完善CCHP國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀w應(yīng)用和起步較晚，90年代初起步，目前在建和已建項(xiàng)目少，都在大城市，近年發(fā)展迅速，熱電裝機(jī)容量已接近世界平均水平，北方發(fā)展早，現(xiàn)南方發(fā)展迅速w上世紀(jì)三十年代起步，八、九十年代發(fā)展迅速，美國(guó)04年就有6000做CCHP能

5、源站，丹麥CCHP發(fā)電量占全國(guó)發(fā)電量的52%，現(xiàn)日、歐美發(fā)展較多燃料電池或多燃料驅(qū)動(dòng)CCHP，尋求可再生能源驅(qū)動(dòng)是方向，多上大機(jī)組CCHP國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)國(guó)外 分布式供能系統(tǒng)與大電網(wǎng)聯(lián)接的問(wèn)題CCHP發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)電壓分布的影響，混合電力系統(tǒng)的優(yōu)化分布式供能系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接CCHP和大電網(wǎng)連接的測(cè)試、可行性及其影響，影響程度和起位置、容量有關(guān) 分布式供能系統(tǒng)的性能及其優(yōu)化投資、回報(bào)研究，循環(huán)方式研究，以不同負(fù)荷優(yōu)化配置研究， 分布式供能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析及優(yōu)化在經(jīng)濟(jì)學(xué)，節(jié)能性上考慮污染物排放的影響；基于一次能源的經(jīng)濟(jì)學(xué)評(píng)估 分布式供能系統(tǒng)的評(píng)價(jià)對(duì)經(jīng)濟(jì)學(xué)和環(huán)保評(píng)價(jià) 分布式供能系統(tǒng)特性對(duì)系統(tǒng)熱力分析

6、，一次能源消耗評(píng)價(jià)法 雙源可逆型供暖系統(tǒng)即新型系統(tǒng)的研究對(duì)減排的貢獻(xiàn)及其它方面的問(wèn)題 負(fù)荷特性對(duì)于分布式系統(tǒng)性能的影響、系統(tǒng)變工況及其它CCHP適用條件及應(yīng)用場(chǎng)所適用條件及應(yīng)用場(chǎng)所 適用條件1.經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快地區(qū)，及靠近天然氣站點(diǎn)2.冷熱負(fù)荷比例大的地區(qū)，電熱比應(yīng)在1.35以上應(yīng)用場(chǎng)所1.醫(yī)院，賓館、飯店等全年的冷、熱、電負(fù)荷比較穩(wěn)定的場(chǎng)所2.辦公樓、居民區(qū)用電及冷熱負(fù)荷日、季節(jié)性變化較大，不適宜使用，如果使用需蓄能裝置削峰填谷3.對(duì)用電安全性要求較高場(chǎng)所熱力系統(tǒng)評(píng)價(jià)原則w效率評(píng)價(jià)法：基于熱力學(xué)第一定律，適用于單一能源輸入/輸出系統(tǒng)，不能區(qū)分功和熱w火用評(píng)價(jià)法：基于熱力學(xué)第二定律，系統(tǒng)輸出的總火

7、用與輸入的總火用的比值，考慮了熱和功的不等價(jià)，但不適合評(píng)價(jià)制冷工況，節(jié)能w折合性能指標(biāo)：把各種產(chǎn)品輸出折合成單一產(chǎn)品，并以這種產(chǎn)品效率計(jì)算CCHP效率，忽視了個(gè)產(chǎn)品之間的互相影響運(yùn)行方式1w內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)：余熱來(lái)自高溫排煙（350 550 ）冷卻水（85 95），與余熱鍋爐、熱泵、吸收式制冷機(jī)配套，技術(shù)成熟，可靠性強(qiáng)，適于電需求較大用戶w評(píng)價(jià)指標(biāo)：發(fā)電出力、相應(yīng)的燃料量以及可回收熱量w影響因素：余熱利用效率隨負(fù)荷率降低而增加；受環(huán)境溫度、海拔高度的影響并不余熱利用效率隨負(fù)荷率降低而增加；受環(huán)境溫度、海拔高度的影響并不明顯明顯運(yùn)行方式特點(diǎn)適用范圍內(nèi)燃機(jī)+水-水換熱器+煙氣換熱器+溫水型吸收式制冷機(jī)控

8、制簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全、可靠設(shè)備配置及連接較為復(fù)雜，占地面積較大電負(fù)荷較大而空調(diào)負(fù)荷較小，且系統(tǒng)中有熱水需求場(chǎng)所，如旅館、酒店、辦公樓和學(xué)校等內(nèi)燃機(jī)+水-水換熱器+煙氣熱水型溴化鋰制冷機(jī)設(shè)備配置較為簡(jiǎn)單，占地面積較小，控制比較復(fù)雜，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性要求較高 電負(fù)荷較小，空調(diào)負(fù)荷較大場(chǎng)所，如辦公樓，獨(dú)立式住宅，商店、超市內(nèi)燃機(jī)+余熱鍋爐+換熱器+溴化鋰制冷機(jī)組傳統(tǒng)方案，系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)成本高蒸汽需要量大，蒸汽品質(zhì)較高的項(xiàng)目，比如醫(yī)院、辦公樓等 運(yùn)行方式2w燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)：余熱來(lái)自高溫排煙400 ，機(jī)組容量范圍大，發(fā)電效率和熱效率都較好，有單位投資小，建設(shè)周期短，耗水量少，占地少，啟停性能好等優(yōu)點(diǎn)，熱

9、電比大 w評(píng)價(jià)指標(biāo)：發(fā)電出力、相應(yīng)的燃料量以及可回收熱量w影響因素：部分負(fù)荷率，隨壓氣機(jī)入口溫度、廠址海拔高度和環(huán)境溫度增加而降低部分負(fù)荷率，隨壓氣機(jī)入口溫度、廠址海拔高度和環(huán)境溫度增加而降低運(yùn)行方式特點(diǎn)適用范圍燃?xì)廨啓C(jī)+余熱鍋爐+蒸汽輪機(jī)+蒸汽型吸收式制冷機(jī)+汽水熱交換器發(fā)電效率較高，提高系統(tǒng)的熱用量，提高發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率，從而提高經(jīng)濟(jì)效益電負(fù)荷及熱負(fù)荷較大的場(chǎng)所，比如工廠、商業(yè)區(qū)或區(qū)域性集中供電、供冷、供熱的場(chǎng)所，也可以適用于有大量蒸汽需的場(chǎng)所，如工廠、醫(yī)院等，燃?xì)廨啓C(jī)+余熱鍋爐+蒸汽型吸收式制冷機(jī)+汽水換熱器控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全可靠 熱負(fù)荷較大或?qū)φ羝写罅啃枨蟮膱?chǎng)所燃?xì)廨啓C(jī)+煙氣補(bǔ)燃型吸

10、收式制冷機(jī)組配置簡(jiǎn)單，占地面積小，安全性好，效率高，也降低了設(shè)備初投資、運(yùn)行成本和維護(hù)難度，市場(chǎng)廣泛。空調(diào)負(fù)荷較大而電負(fù)荷較小的小型冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行方式3 運(yùn)行方式特點(diǎn)適用范圍燃料電池+吸收式制冷機(jī) 效率高，啟動(dòng)快，可達(dá)污染少，模塊化，成本高 不限鍋爐+蒸汽輪機(jī)+吸收式制冷機(jī) 提高熱電廠效率，經(jīng)濟(jì)效益好熱電或火電廠燃?xì)廨啓C(jī)前置循環(huán)+溴化鋰吸收式制冷制冷效率高，可達(dá)1.30制冷負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣燃?xì)廨啓C(jī)電廠，建筑物新能源為動(dòng)力的CCHP系統(tǒng)，節(jié)能環(huán)保CCHP節(jié)能性分析w論點(diǎn)：不省電不節(jié)能，省電不節(jié)能，省電節(jié)能w熱力學(xué)分析：第一定律不節(jié)能，第二定律節(jié)能，一次能源利用率評(píng)價(jià)節(jié)能 節(jié)能？w條件性w達(dá)到能

11、源階梯利用，以熱定電，熱量最大限度的利用w節(jié)能設(shè)計(jì)的考慮：容量適中，不要過(guò)大，運(yùn)行中根據(jù)負(fù)荷變動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)CCHP經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性分析w經(jīng)濟(jì)，北京燃?xì)饧瘓F(tuán)調(diào)度中心大樓能源站，節(jié)約直接能源費(fèi)用90萬(wàn)元。成都深蘭綠色能源中心每年節(jié)約410萬(wàn)元。w回收期3到6年w20112020年投入5萬(wàn)億用于CCHP，或補(bǔ)貼CCHPw“十二五”控制溫室氣體排放工作方案到2015年實(shí)現(xiàn)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2010年下降17%的目標(biāo)。 wCCHP系統(tǒng)與常規(guī)燃煤電站相比， 溫室效應(yīng)和氮氧化物排量比傳統(tǒng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)分別減少 55%的和97%。廣州大學(xué)城國(guó)內(nèi)最大CCHP項(xiàng)目能源利用效率80%每年減少排放CO減少

12、240000噸 so減少6000噸 上海世博園 能源利用效率80% 每年減少 CO 排放118噸蓄冷條件蓄冷條件w1.冷負(fù)荷發(fā)生時(shí)間短w2.尖峰冷負(fù)荷不經(jīng)常出現(xiàn)w3.冷負(fù)荷不能很好地與冷源供給能力相匹配w4.可以利用分時(shí)電價(jià)w5.受配電設(shè)施供電能力限制 正確應(yīng)用蓄冷裝置會(huì)提供投資和運(yùn)行費(fèi)用雙重節(jié)省的經(jīng)濟(jì)性蓄冷工況的CCHP 發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)w1.燃料電池、太陽(yáng)能等可再生能源做原動(dòng)力w2.多燃料組合模式，天然氣和煤、生物質(zhì)的組合w3.蓄能設(shè)備的應(yīng)用，減少系統(tǒng)在部分負(fù)荷下的運(yùn)行時(shí)間，降低成本及投資w4.對(duì)系統(tǒng)集成優(yōu)化，對(duì)變負(fù)荷工況找出最優(yōu)配置和最佳運(yùn)行模式。應(yīng)用案例分析項(xiàng)目名稱運(yùn)行方式熱點(diǎn)比浦東國(guó)

13、際機(jī)場(chǎng)燃?xì)廨啓C(jī)+煙氣余熱鍋爐+溴化鋰吸收式制冷機(jī)+電制冷機(jī) 1.7國(guó)家863MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)冷分布式電聯(lián)供技術(shù)集成與示范研究示范項(xiàng)目燃?xì)廨啓C(jī)+溴化鋰吸收式制冷機(jī)+電制冷（調(diào)峰用）時(shí)熱電比：1.6 1.9 馬里蘭大學(xué)冷熱電廠 美國(guó)微型渦輪發(fā)電機(jī) +溴化鋰吸收式制冷機(jī) 冷熱電負(fù)荷比為1.17:1.4:1 廣州大學(xué)城燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)4上海華夏賓館燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)+余熱鍋爐+燃?xì)庵比夹弯寤囄帐街评錂C(jī)1.67 設(shè)計(jì)原則w以熱定電：以熱（冷）負(fù)荷確定發(fā)電量，當(dāng)CCHP系統(tǒng)多余電力能并網(wǎng) 且無(wú)多余熱負(fù)荷時(shí)選擇；此時(shí)不需輔助鍋爐，電力系統(tǒng)需接大電網(wǎng)w以電定熱：w經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)模式：以示范點(diǎn)耗電、耗氣運(yùn)行成本最低為控

14、制目標(biāo)。w能源綜合利用效率最優(yōu)模式：以分布式聯(lián)供系統(tǒng)的一次能源綜合利用效率最高為控制目標(biāo)。系統(tǒng)優(yōu)化w以火用經(jīng)濟(jì)系數(shù)最小、投資運(yùn)行成本最低、運(yùn)行收益最高為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化w考慮個(gè)影響因素的優(yōu)化，成本優(yōu)化，運(yùn)行優(yōu)化，配置方式優(yōu)化調(diào)研內(nèi)容w1.政策法規(guī)：對(duì)三聯(lián)產(chǎn)有無(wú)政策上的限制，如一次能源利用率，能否并網(wǎng)售點(diǎn)，排放w2.用戶要求：發(fā)電規(guī)模，冷熱電需求比例，負(fù)荷隨時(shí)間日、季度變化，具體冷熱溫度等參數(shù)，以及末端這冷的風(fēng)速噪音等要求w3.現(xiàn)有條件：用戶已有的設(shè)備、設(shè)施，如電制冷、冷熱的末端設(shè)施，發(fā)電設(shè)備昆山光電產(chǎn)業(yè)園的CCHP應(yīng)用以玻璃板生產(chǎn)廠商為例蓄熱系統(tǒng)工廠用電熱負(fù)荷冷負(fù)荷工廠用電余熱鍋爐汽輪機(jī)冷凝器電

15、網(wǎng)溴化鋰吸收式機(jī)組GG余熱鍋爐空氣天然氣壓縮機(jī)400500燃?xì)廨啓C(jī)天然氣玻璃廠煙氣排放w 利用玻璃廠余熱的利用玻璃廠余熱的CCHP示意圖示意圖國(guó)外發(fā)展CCHP經(jīng)驗(yàn) 歐美各國(guó)采取補(bǔ)貼、減稅等特殊方式法國(guó)、荷蘭、意大利限制二氧化碳排放 德國(guó) 對(duì)不同規(guī)模項(xiàng)目補(bǔ)貼日本鼓勵(lì)銀行、財(cái)團(tuán)出資減稅或免稅美國(guó)能源部頒布相關(guān)規(guī)劃丹麥機(jī)組補(bǔ)貼、電價(jià)優(yōu)惠 國(guó)家規(guī)劃w十二五十二五”新興能源規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)天然氣分布式能源裝機(jī)新興能源規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)天然氣分布式能源裝機(jī)5000萬(wàn)萬(wàn)kW(落實(shí)落實(shí)26000億立方米天然氣合理利用億立方米天然氣合理利用)。重點(diǎn)是發(fā)展天然氣分布式能源重點(diǎn)是發(fā)展天然氣分布式能源 w2010年年4月國(guó)家能

16、源局下發(fā)了月國(guó)家能源局下發(fā)了關(guān)于對(duì)關(guān)于對(duì)發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)意見(jiàn)征求意見(jiàn)的函征求意見(jiàn)的函，指導(dǎo)意見(jiàn)指導(dǎo)意見(jiàn)中明確提出：到中明確提出：到2011年，擬建設(shè)年，擬建設(shè)1000個(gè)天然氣分布式能源示范項(xiàng)目個(gè)天然氣分布式能源示范項(xiàng)目，在財(cái)稅和金融等方面扶持，并考慮在電價(jià)補(bǔ)貼、接入系統(tǒng)投資、節(jié)能獎(jiǎng)勵(lì)等方面給予優(yōu)惠政策，制定和完善行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和并網(wǎng)運(yùn)行管理體系CCHP相關(guān)法規(guī)分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)定w上海市建設(shè)與交通委員會(huì)批準(zhǔn)于2008年8月1日起實(shí)施，針對(duì)6MW以下的分布式供能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收做了規(guī)定， 6MW以上的分布式供能系統(tǒng)參照熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)

17、定w內(nèi)容 站址選擇及布置，接入電網(wǎng)要求，燃料供應(yīng)，原動(dòng)機(jī)及余熱利用設(shè)備，給排水及水處理，采暖通風(fēng)，安全生產(chǎn)，消防，施工及驗(yàn)收等w細(xì)則舉例 1.CCHP容量根據(jù)以熱定電，熱電平衡原則，及電熱特性及大小確定 2.并網(wǎng)的CCHP系統(tǒng)裝機(jī)容量應(yīng)小于電力系統(tǒng)接入點(diǎn)上級(jí)變電站單臺(tái)主 變?nèi)萘康?0% 3.總熱效率年均不應(yīng)小于70%，熱電比年均不應(yīng)小于75% 4.制冷系統(tǒng)參照采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50019-2003) CCHP相關(guān)法規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定w國(guó)家國(guó)家計(jì)委、經(jīng)貿(mào)委、建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布，于2001年3月1日實(shí)施w對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)規(guī)定 1.使用汽輪機(jī)組的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)總熱效率年平均大于55%

18、 2.熱電比年平均應(yīng)大于30% 3.以燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電廠可采用燃?xì)廨啓C(jī)余熱鍋爐供熱的系統(tǒng) 4.采暖、制冷、熱水供應(yīng)熱負(fù)荷按選取相關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)w余熱鍋爐 1. GB/T 14416-2010鍋爐蒸汽的采樣方法 2. GB/T 17719-2009工業(yè)鍋爐及火焰加熱爐煙氣余熱資源量計(jì)算方法與利用導(dǎo)則 3. GB/T 18750-2008 生活垃圾焚燒爐及余熱鍋爐 4. GB 50041-2008 鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范 5. GB/T 1576-2008 工業(yè)鍋爐水質(zhì) 6. GB/T179542007 工業(yè)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 7. GB/T 1921-2004 工業(yè)蒸汽鍋爐參數(shù)系列 8. GB/T 10863-1989標(biāo)準(zhǔn)名稱 煙道式余熱鍋爐熱工試驗(yàn)方法w溴化鋰吸收式制冷 1.18361-2001 溴化鋰吸收式冷(溫)水機(jī)組安全要求 2. GB/T 18431-2001 蒸汽和熱水型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組 3. GB/T 18362-2008 直燃型溴化鋰吸收式冷直燃型溴化鋰吸收式