分布式能源施工技術(shù)方面調(diào)研

1、 分布式能源部份施工技術(shù)的調(diào)研1 定義1、分布式供能系統(tǒng)是一種臨近用戶(hù)設(shè)置并結(jié)合冷、熱、電聯(lián)供等應(yīng)用拓展的整體能量供應(yīng)系統(tǒng)。具有小型化、模塊化、燃料多元化等特點(diǎn), 一般直接接在用戶(hù)端或配電網(wǎng)。 由需求側(cè)管理。2、分布式能源系統(tǒng)是一種以天然氣作為能源, 將制冷、供熱( 供暖和供熱水) 及發(fā)電過(guò)程一體化的節(jié)能多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。3、廣義的分布式能源系統(tǒng)是一種從提高能源利用效率和降低污染物排放的角度出發(fā), 利用能量梯級(jí)利用原理, 使熱工設(shè)備產(chǎn)生的具有高品位的蒸汽/ 燃?xì)鈳?dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電, 同時(shí)冬季利用熱工設(shè)備的抽汽/ 排汽或尾氣向用戶(hù)供熱, 夏季利用余熱吸收式制冷機(jī)向用戶(hù)供冷以及全年提供衛(wèi)生熱水或其他用途的熱

2、能一體化多聯(lián)供能源系統(tǒng)。4、分布式熱電冷聯(lián)供系統(tǒng), 最直觀(guān)的定義是指將燃料同時(shí)轉(zhuǎn)換成三種產(chǎn)品是電力、熱或蒸汽以及冷水。具體來(lái)說(shuō)是將小型化、模塊化的發(fā)電系統(tǒng)布置在用戶(hù)附近, 利用城市管道天然氣為燃料發(fā)電供用戶(hù)使用, 同時(shí)把發(fā)電過(guò)程中發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的冷卻水和排氣中的余熱用熱交換器回收生產(chǎn)熱水或蒸汽供用戶(hù)采暖、洗浴或制冷。典型的熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)一般包括: 動(dòng)力和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、余熱回收系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)等。針對(duì)不同的用戶(hù)需求, 熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可選擇的方案和形式很多。2 分布式能源系統(tǒng)工程應(yīng)用的常見(jiàn)模式12.1 布式能源系統(tǒng)分類(lèi)根據(jù)分布式能源系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)組及系統(tǒng)的主要功能, 分布式能源系統(tǒng)可分為以

3、下三類(lèi)。2.1.1 模式一 燃?xì)廨啓C(jī)+ 余熱鍋爐+ 蒸汽輪機(jī)+ 蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)1）系統(tǒng)流程（見(jiàn)圖1）圖1 模式一 系統(tǒng)流程圖2) 應(yīng)用特點(diǎn)燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電, 可以提高系統(tǒng)發(fā)電效率。采用冷熱電聯(lián)供, 可提高系統(tǒng)的用熱量, 提高電廠(chǎng)的負(fù)荷率。適用于以燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。2.1.2 模式二 燃?xì)廨啓C(jī)+ 補(bǔ)燃型余熱鍋爐+ 蒸汽輪機(jī)+ 蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)1) 系統(tǒng)流程( 見(jiàn)圖2)圖2 模式二 系統(tǒng)流程2）應(yīng)用特點(diǎn)燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電, 可以提高系統(tǒng)發(fā)電效率。采用冷熱電聯(lián)供, 可提高系統(tǒng)的用熱量, 提高電廠(chǎng)的負(fù)荷率。配置補(bǔ)燃型余熱鍋爐有利于根據(jù)系統(tǒng)的

4、熱、電、冷負(fù)荷合理配置燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組及蒸汽輪發(fā)電機(jī)組的容量, 從而減少系統(tǒng)設(shè)備投資費(fèi)用, 提高系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。該模式適用于以燃?xì)廨啓C(jī)-蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。2.1.3 模式三 燃?xì)廨啓C(jī)+ 煙氣型溴化鋰制冷機(jī)1) 系統(tǒng)流程( 見(jiàn)圖3)圖3 模式三 系統(tǒng)流程2）應(yīng)用特點(diǎn)燃?xì)廨啓C(jī)單循環(huán)發(fā)電, 有利于提高系統(tǒng)熱( 冷)量輸出比例。燃?xì)廨啓C(jī)排煙直接驅(qū)動(dòng)煙氣型溴化鋰制冷機(jī)運(yùn)行, 可減少設(shè)備配置, 降低設(shè)備投資費(fèi)用, 提高系統(tǒng)能量綜合利用率。適用于以燃?xì)廨啓C(jī)為發(fā)電機(jī)組的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。2.2 天然氣為一次能源的分布式冷、熱和電( Comb ined Coo ling Heat and Po

5、w er)三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CCHP系統(tǒng))22.2.1 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)CCHP系統(tǒng)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)CCHP系統(tǒng)(見(jiàn)圖4)是以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)作為熱動(dòng)力裝置, 冷水經(jīng)由潤(rùn)滑油/水換熱器、燃燒室外的水冷壁以及煙氣換熱器, 向熱用戶(hù)提供蒸汽或熱水。制冷則由熱水或蒸汽送入吸收式制冷裝置(如蒸汽/熱水溴化鋰制冷機(jī)) , 產(chǎn)生冷凍水, 再由冷凍水作為冷媒向用戶(hù)提供空調(diào)服務(wù)。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的額定功率通常為50 5 000 kW。內(nèi)燃機(jī)的造價(jià)相對(duì)較低, 但其運(yùn)動(dòng)部件費(fèi)用較高, 因此運(yùn)行費(fèi)用高。圖4 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)CCHP系統(tǒng)2.2.2 微型燃?xì)廨啓C(jī)在CCHP系統(tǒng)微型燃?xì)廨啓C(jī)是指容量為25 300 kW、可以簡(jiǎn)單循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)。圖5

6、為微型燃?xì)廨啓C(jī)在CCHP系統(tǒng)中應(yīng)用的一個(gè)示例。系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)組效率為21. 2%, 全效率可達(dá)81%。微型燃?xì)廨啓C(jī)主要有2種形式: 一種是高速單軸形式, 壓縮機(jī)和渦輪與交流發(fā)電機(jī)裝在同一根軸上, 渦輪轉(zhuǎn)速為( 5-12)104r/min;另一種是分離軸形式, 轉(zhuǎn)速為3 600 r /m in的渦輪通過(guò)變速箱與常規(guī)發(fā)電機(jī)相連。微型燃?xì)廨啓C(jī)與內(nèi)燃機(jī)相比, 具有較少的運(yùn)動(dòng)部件, 因此維護(hù)費(fèi)用較低, 但造價(jià)比內(nèi)燃機(jī)高。圖5 微型燃?xì)廨啓C(jī)CCHP系統(tǒng)2.2.3 燃料電池CCHP系統(tǒng)燃料電池是一種新型技術(shù), 一般用于1 MW 以下的系統(tǒng)。燃料電池通常采用天然氣作為燃料。天然氣經(jīng)過(guò)重整裝置生成氫, 氫和氧在陽(yáng)

7、極和陰極通過(guò)電解質(zhì)溶液進(jìn)行離子交換發(fā)生電化學(xué)反應(yīng), 從而產(chǎn)生電能, 反應(yīng)的副產(chǎn)物是熱能和水。由其工作原理可知, 燃料電池具有高效率(發(fā)電效率為35% 60% )、無(wú)污染、無(wú)噪聲、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池產(chǎn)生的CO2、NOx、CO和有機(jī)揮發(fā)分的體積分?jǐn)?shù)較低。燃料電池一般根據(jù)電解質(zhì)進(jìn)行分類(lèi), 主要有磷酸燃料電池、堿性燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池等。其中, 磷酸燃料電池發(fā)展相對(duì)成熟。圖6是燃料電池CCHP系統(tǒng)的示意圖。圖6 燃料電池CCHP系統(tǒng)3 分布式能源系統(tǒng)工程實(shí)例3.1 分布式能源系統(tǒng)在某現(xiàn)代商城應(yīng)用的可行研究圖7 能源中心方案系統(tǒng)流程圖根據(jù)設(shè)備配置原則

8、和負(fù)荷計(jì)算情況, 對(duì)分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備選型,能源中心具體方案流程見(jiàn)圖7。主要設(shè)備配置如下：燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)2臺(tái)，單臺(tái)發(fā)電的功率2717Kw,燃?xì)夂牧?682Nm3/h,發(fā)電效率41.9%,排煙溫度415，燃?xì)膺M(jìn)口壓力0.3MPa;余熱鍋爐2臺(tái),單臺(tái)額定容量2t/h,飽和蒸汽壓0.3MPa,不帶補(bǔ)燃。3.2 分布式能源系統(tǒng)在某藥廠(chǎng)的應(yīng)用方案分析3考慮到藥廠(chǎng)的耗電量和蒸汽使用量均較大。.設(shè)計(jì)采用燃?xì)廨啓C(jī)一余熱鍋爐一蒸汽嗅化銼制冷方案。燃?xì)廨啓C(jī)以天然氣為燃料。高溫?zé)煔庠谕钙綑C(jī)中膨脹作功。帶動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電, 其尾氣中的余熱通過(guò)余熱鍋爐回收轉(zhuǎn)換成蒸汽。, 其中一部分蒸汽用于發(fā)酵罐和管路消毒, 另一部分用于

9、嗅化鋰制冷。3.3 分布式熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)及其在上海世博園區(qū)應(yīng)用的可行性分析4以燃?xì)鉄釟鈾C(jī)為核心設(shè)備的微型/ 小型熱電( 冷) 聯(lián)供技術(shù)方案( 20 kW 300 kW)。實(shí)施方案如圖8所示。圖8 以熱氣機(jī)為核心的微型/小型熱電（冷）聯(lián)供系統(tǒng)5以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)為核心設(shè)備的中型熱電聯(lián)供系統(tǒng)典型方案( 200 kW 2 000 kW)。實(shí)施方案如圖9所示。圖9 以燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)為核心的中型熱電聯(lián)供系統(tǒng)(3)以燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組為核心設(shè)備的大型熱電聯(lián)供系統(tǒng)典型方案(2 000 kW 以上)。實(shí)施方案如圖10 所示。圖10 以燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組為核心的大型熱電聯(lián)供系統(tǒng)調(diào)研及分析：雖然從宏觀(guān)而言, 采用分布式供能方式

10、是解決現(xiàn)階段和未來(lái)世博園區(qū)用能的主要手段, 但是在進(jìn)行具體實(shí)施前必須以進(jìn)一步的調(diào)研和分析為依據(jù)。調(diào)研的內(nèi)容主要包括: 地塊內(nèi)用戶(hù)終端能源的用途、負(fù)荷特性、現(xiàn)有設(shè)備參數(shù); 用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)承受能力, 未來(lái)的規(guī)劃; 用戶(hù)的動(dòng)力設(shè)備場(chǎng)地、設(shè)備條件; 地塊內(nèi)不同能源形式的用能地理信息。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 可為進(jìn)一步的設(shè)計(jì)、選型提供依據(jù)。所以, 數(shù)據(jù)分析需要得到如下的信息, 如總熱電比、熱水與電的功率比、蒸汽與總熱量的功率比、周邊綜合用能情況等。3.4 華夏賓館天然氣分布式能源系統(tǒng)5華夏賓館位于徐匯區(qū)漕寶路38號(hào), 是一家三星級(jí)涉外賓館。主體建筑為地面二十九層、地下二層?？偨ㄖ娣e35266m2, 樓高94

11、 米, 空調(diào)面積27280m2, 客房395 套。始建于上世紀(jì)八十年代, 原配置有3 臺(tái)額定蒸發(fā)量為4T/ h 的燃煤蒸汽鍋爐和2臺(tái)580 USRt 蒸汽溴化鋰制冷機(jī)組向賓館提供采暖、空調(diào)、衛(wèi)生熱水及廚房、家宴工廠(chǎng)等部門(mén)的用熱需求。賓館沒(méi)有配置備用發(fā)電機(jī)組。華夏賓館系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)原則是:1、發(fā)電機(jī)組每天在電力峰、平時(shí)段(6: 00- 22: 00)運(yùn)行, 谷時(shí)段停機(jī);2、發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)其輸出功率必須達(dá)到額定功率的75%工作點(diǎn)以上, 以獲得最高能源效率;3、采用以熱定電的運(yùn)行方式, 采用保證滿(mǎn)足用戶(hù)熱負(fù)荷需求來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電量的操作運(yùn)行方式, 一旦機(jī)組輸出的熱量超過(guò)了系統(tǒng)允許儲(chǔ)存的熱量時(shí), 必須降低發(fā)電機(jī)組負(fù)荷或采用單機(jī)運(yùn)行方式, 不足的電量由電網(wǎng)補(bǔ)充, 而不推薦采用將多余的熱放散的方式來(lái)維持發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行的。表 1 分布式能源工程情況6參考文獻(xiàn)： 1于丹， 吳君華，曹勇，李德英.分布式能源系統(tǒng)在某現(xiàn)代商城應(yīng)用的可行研究J.能源技術(shù)，2005.2王麗, 魏敦崧.天然氣分布式能源