分布式能源系統(tǒng)

1、1分布式能源系統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)2傳統(tǒng)建筑能源傳統(tǒng)建筑能源 主要供能方式：主要供能方式：燃煤供暖：嚴重惡化環(huán)境燃煤供暖：嚴重惡化環(huán)境天然氣或電直接供熱（冷）：能源利用率低天然氣或電直接供熱（冷）：能源利用率低集中熱電并供：距離限制集中熱電并供：距離限制 結果：結果：電力與天然氣峰谷差加大電力與天然氣峰谷差加大發(fā)電設備年運行時間下降發(fā)電設備年運行時間下降巨額固定資產浪費巨額固定資產浪費 結論結論: 未能達到能源梯級利用，造成能源、環(huán)境和經濟上未能達到能源梯級利用，造成能源、環(huán)境和經濟上的被動的被動3電網電網可靠嗎？可靠嗎？ 超大型電力系統(tǒng)面臨嚴超大型電力系統(tǒng)面臨嚴峻挑戰(zhàn)峻挑戰(zhàn) 2003年年8月月1

2、4日日 ，美、加，美、加大停電，每天損失大停電，每天損失300億億美元美元 2003年年8月月28日，英國倫日，英國倫敦大面積停電敦大面積停電 2003年年6月月11日，臺灣高日，臺灣高雄全市停電雄全市停電 2003年年2月月3日，阿爾及利日，阿爾及利亞全國停電數(shù)小時亞全國停電數(shù)小時停電時的紐約4解決途徑：分布式能源系統(tǒng)解決途徑：分布式能源系統(tǒng) 問題：問題：建筑能源系統(tǒng)直接將高品位能用于低品位能的需求建筑能源系統(tǒng)直接將高品位能用于低品位能的需求又試圖將太陽能等低密度能源艱難地轉換為高品位能又試圖將太陽能等低密度能源艱難地轉換為高品位能 思路：思路： 系統(tǒng)集成、傳統(tǒng)與可再生能源互補系統(tǒng)系統(tǒng)集成、

3、傳統(tǒng)與可再生能源互補系統(tǒng) 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢: 熱電聯(lián)產熱電聯(lián)產 冷熱電一體化冷熱電一體化 生態(tài)建筑生態(tài)建筑5分布式能源系統(tǒng)概念：分布式能源系統(tǒng)概念：指各種集成或單獨使用、靠近小型用戶、容量在指各種集成或單獨使用、靠近小型用戶、容量在幾幾kW到到50MW的模塊化發(fā)電裝置，其與能源管理的模塊化發(fā)電裝置，其與能源管理和儲存系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)(如超導儲能如超導儲能)相結合，用于改善輸電系相結合，用于改善輸電系統(tǒng)的運行。統(tǒng)的運行。可以位于終端用戶附近，建設在工業(yè)園區(qū)、樓宇、可以位于終端用戶附近，建設在工業(yè)園區(qū)、樓宇、社區(qū)里。社區(qū)里。分布式能源系統(tǒng)可為在不適宜建設集中電站的地分布式能源系統(tǒng)可為在不適宜建設集中

4、電站的地區(qū)和輸電網末端的用戶及輸配電系統(tǒng)提供能源，能區(qū)和輸電網末端的用戶及輸配電系統(tǒng)提供能源，能夠有效降低熱、電、冷等遠離能量輸送損失和相應夠有效降低熱、電、冷等遠離能量輸送損失和相應的輸配電系統(tǒng)投資，為用戶提供高品質、高可靠性的輸配電系統(tǒng)投資，為用戶提供高品質、高可靠性和清潔的能源服務。和清潔的能源服務。分布式能源系統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)1978年由美國公共事業(yè)管理政策年由美國公共事業(yè)管理政策法提出并推廣。法提出并推廣。6分布式能源系統(tǒng)特點分布式能源系統(tǒng)特點 節(jié)省輸變電投資 供電可靠性提高 滿足特殊場合的需求 具有良好的環(huán)保性能 為能源的綜合梯級利用提供了可能 為可再生能源的利用開辟了新的途徑7分

5、布式能源系統(tǒng)的主要形式分布式能源系統(tǒng)的主要形式 從動力裝置來看：微型燃氣輪機、燃氣輪機、從動力裝置來看：微型燃氣輪機、燃氣輪機、內燃機、常規(guī)的柴油發(fā)電機、燃料電池。內燃機、常規(guī)的柴油發(fā)電機、燃料電池。 從用戶需求不同來看：電力單供、熱電聯(lián)產方從用戶需求不同來看：電力單供、熱電聯(lián)產方式式(C H P)、熱電冷三聯(lián)產、熱電冷三聯(lián)產(CCHP)等方式。等方式。8910111213141516美國能源部美國能源部CCHP綱領綱領 美國能源部（美國能源部（DOE）1999年提出：年提出：“CCHP創(chuàng)意創(chuàng)意”、“CCHP2020年綱領年綱領” 2005年：年： 確保行業(yè)法規(guī)、稅收優(yōu)惠確保行業(yè)法規(guī)、稅收優(yōu)惠

6、 建立建立200個示范工程個示范工程 2010年：年： 20的新建商用建筑采用的新建商用建筑采用CCHP 5的已建商業(yè)的已建商業(yè)/學院采用學院采用CCHP 2020年：年： 50的新建商業(yè)的新建商業(yè)/學院采用學院采用CCHP 15的已建商業(yè)的已建商業(yè)/學院采用學院采用CCHP17日本發(fā)展計劃日本發(fā)展計劃 1994年日本政府制定了年日本政府制定了“新能源計劃新能源計劃”，到，到2000年日年日本太陽能發(fā)電達到本太陽能發(fā)電達到400兆瓦，計劃兆瓦，計劃2010年達到年達到4600兆瓦。兆瓦。日本將太陽能的研究開發(fā)重點放在低成本大規(guī)模生產日本將太陽能的研究開發(fā)重點放在低成本大規(guī)模生產技術方面，以促進

7、太陽能發(fā)電的實用化進程。技術方面，以促進太陽能發(fā)電的實用化進程。 目前研究重點主要集中在大面積薄膜非晶硅、目前研究重點主要集中在大面積薄膜非晶硅、CdTe電電池、池、CIS電池的制造技術，電池的制造技術，V族化合物半導體高效族化合物半導體高效光電池，非晶硅及結晶硅混合型薄膜光電池，多晶硅光電池，非晶硅及結晶硅混合型薄膜光電池，多晶硅低成本精煉技術等方面。低成本精煉技術等方面。 風力發(fā)電主要開發(fā)單機容量為風力發(fā)電主要開發(fā)單機容量為500千瓦的三翼剛性構造千瓦的三翼剛性構造的風力機組以及集合型風力機組群有關技術。的風力機組以及集合型風力機組群有關技術。18華盛頓水門飯店華盛頓水門飯店馬里蘭大學馬里

8、蘭大學20011920東京新宿區(qū)冷熱電系統(tǒng)東京新宿區(qū)冷熱電系統(tǒng)2122大阪大阪京都京都23國內的冷熱電項目國內的冷熱電項目單位單位: kW工程工程燃氣輪機燃氣輪機余熱鍋爐余熱鍋爐吸收制冷吸收制冷壓縮制冷壓縮制冷鍋爐鍋爐黃埔中心醫(yī)院黃埔中心醫(yī)院1135230034802800浦東國際機場浦東國際機場40007700212006440091000環(huán)球國際金融中心環(huán)球國際金融中心1000280012000153002660024冷熱電系統(tǒng)現(xiàn)狀冷熱電系統(tǒng)現(xiàn)狀 發(fā)電發(fā)電動力循環(huán)動力循環(huán) 制冷制冷中溫排熱吸收機（蒸汽中溫排熱吸收機（蒸汽/煙氣）煙氣） 供熱供熱簡單利用（余熱鍋爐供熱）簡單利用（余熱鍋爐供熱

9、） 生活熱水生活熱水取自余熱鍋爐取自余熱鍋爐 一般都需要補燃一般都需要補燃252008年奧運主場館分布式能源系統(tǒng)年奧運主場館分布式能源系統(tǒng)研究目標定位與方案總體思路研究目標定位與方案總體思路26 實現(xiàn)傳統(tǒng)能源與可再生能源的聯(lián)合使用，形實現(xiàn)傳統(tǒng)能源與可再生能源的聯(lián)合使用，形成有機的成有機的整體整體 根據(jù)負荷變化和各能源品種的特點，靈活、根據(jù)負荷變化和各能源品種的特點，靈活、高效、合理地高效、合理地調配調配 多能源輸入與多能源輸出多能源輸入與多能源輸出 多功能的分布式能源系統(tǒng)多功能的分布式能源系統(tǒng) 方案設計目標方案設計目標27方案定位：追求國際領先水平方案定位：追求國際領先水平 實現(xiàn)實現(xiàn)多種能源多

10、種能源互補，充分利用互補，充分利用可再生能源可再生能源（包括太陽能、水（包括太陽能、水源、地源、風源）；源、地源、風源）； 系統(tǒng)高度集成：能量系統(tǒng)高度集成：能量梯級利用梯級利用，特別是中低溫余熱的利用；，特別是中低溫余熱的利用； 冬季冬季熱泵方式熱泵方式供熱供熱 夏季吸收機回收排熱，提供生活熱水，同時提高機組效率夏季吸收機回收排熱，提供生活熱水，同時提高機組效率 低溫低溫余熱除濕余熱除濕（夏季）、采暖（冬季）（夏季）、采暖（冬季） 能源系統(tǒng)與能源系統(tǒng)與建筑建筑功能的有機結合。功能的有機結合。28“奧運能源展示中心奧運能源展示中心” （Energy Park） 目的：目的：采用國際上最新的分布式

11、能源技術，采用國際上最新的分布式能源技術， 綜合利用綜合利用天然氣、太陽能和地熱等能源，天然氣、太陽能和地熱等能源， 先進、高效、智能、清潔、可靠的能源系統(tǒng)。先進、高效、智能、清潔、可靠的能源系統(tǒng)。 任務：任務：國家體育場、游泳中心、信息大廈國家體育場、游泳中心、信息大廈 全部空調、采暖和生活熱水，部分電力。全部空調、采暖和生活熱水，部分電力。29示范場館分布示范場館分布示意圖示意圖500m30示范場館介紹示范場館介紹 國家體育場國家體育場 25萬平方米（含地下）萬平方米（含地下） 奧運會期間奧運會期間100，000人，會后人，會后80，000人人 國家游泳中心國家游泳中心 8萬平方米（含地下

12、）萬平方米（含地下） 奧運會期間奧運會期間17，000人，會后人，會后6，000人人 奧運信息大廈奧運信息大廈 8.8萬平方米萬平方米 主要功能：電話局、通信主機房、管理、辦公等主要功能：電話局、通信主機房、管理、辦公等 31特點特點1：能源的梯級利用：能源的梯級利用電電驅動熱泵驅動熱泵驅動制冷驅動制冷除濕除濕生活熱水生活熱水采暖采暖品位品位排放排放燃料燃料高溫高溫中溫中溫低溫低溫環(huán)境環(huán)境32特點特點2：中溫熱源利用：中溫熱源利用 冬季：熱泵方式供熱冬季：熱泵方式供熱 傳統(tǒng)方案：傳統(tǒng)方案： 中溫余熱鍋爐（中溫余熱鍋爐（ 1.0 ） 設計方案：設計方案： 吸收式熱泵供熱（吸收式熱泵供熱（ 1.3

13、2.0 ） 夏季：吸收機冷凝器排熱回收（夏季：吸收機冷凝器排熱回收（5070%） 傳統(tǒng)方案：傳統(tǒng)方案： 環(huán)境排放，冷卻水消耗環(huán)境排放，冷卻水消耗 設計方案：設計方案： 產生活熱水、泳池加溫、機組效率產生活熱水、泳池加溫、機組效率提高提高33特點特點3：低溫熱源的利用：低溫熱源的利用 傳統(tǒng)方案：排棄（約傳統(tǒng)方案：排棄（約10%） 設計方案：設計方案： 夏季：游泳館除濕夏季：游泳館除濕 空調負荷下降約空調負荷下降約40 提高制冷機的制冷效率提高制冷機的制冷效率 冬季：采暖、生活熱水冬季：采暖、生活熱水34特點特點4：天然氣與可再生能源、資：天然氣與可再生能源、資源互補的能源系統(tǒng)源互補的能源系統(tǒng)冷熱

14、電聯(lián)產系統(tǒng)冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)太陽能光熱利用太陽能光熱利用地源熱泵技術地源熱泵技術中水的利用中水的利用中溫熱源吸收機氨壓縮熱泵中水風源太陽能地源采暖熱水電能35中水資源的利用中水資源的利用高品質中水高品質中水1.2萬噸/天7.5萬噸萬噸/天天中水8萬噸/天北小河污水處理站清河污水處理站中水中水6萬噸/天36結論結論 提出了奧運能源系統(tǒng)研究方案的總體思路及提出了奧運能源系統(tǒng)研究方案的總體思路及追求國際領先的水平定位；追求國際領先的水平定位； 研究方案在節(jié)能率、環(huán)保、可靠性等方面充研究方案在節(jié)能率、環(huán)保、可靠性等方面充分體現(xiàn)分體現(xiàn)“科技奧運科技奧運”、“綠色奧運綠色奧運”的精神，的精神，并對我國城市能源

15、建設和分布式能源系統(tǒng)本并對我國城市能源建設和分布式能源系統(tǒng)本身的發(fā)展，具有展示性和標志性作用。身的發(fā)展，具有展示性和標志性作用。37分布式能源系統(tǒng)特點分布式能源系統(tǒng)特點（1）能源綜合梯級利用，節(jié)能率）能源綜合梯級利用，節(jié)能率1040（2）環(huán)保性能好，）環(huán)保性能好，NOx排放低（可小于排放低（可小于10ppm）（3）彌補大電網的安全穩(wěn)定性）彌補大電網的安全穩(wěn)定性（4）特殊場合需求：醫(yī)院、銀行、軍用電源、渡假村等）特殊場合需求：醫(yī)院、銀行、軍用電源、渡假村等（5）移）移“電峰電峰”同時填同時填“氣谷氣谷”（6）網絡化；智能化控制和信息化管理）網絡化；智能化控制和信息化管理（7）投資低、效益大、）投

16、資低、效益大、 經濟性良好經濟性良好38問題一：太陽能與地源熱泵聯(lián)合供暖問題一：太陽能與地源熱泵聯(lián)合供暖太陽能難以單獨用于供暖太陽能難以單獨用于供暖;地源熱泵可以用于單獨供暖，但需要埋管地源熱泵可以用于單獨供暖，但需要埋管面積面積 (埋管面積是建筑面積的埋管面積是建筑面積的1/41/5);太陽能作為地源熱泵的調峰用于供暖太陽能作為地源熱泵的調峰用于供暖;作業(yè)一：作業(yè)一： 建筑物供暖面積建筑物供暖面積200m2，熱負荷，熱負荷80w/m2，太陽能用于供暖，太陽能用于供暖，試計算太陽能集熱板面積以及太陽能集熱板造價？試計算太陽能集熱板面積以及太陽能集熱板造價？39垂 直 式 埋 管 系 統(tǒng)水 泵環(huán) 境 溫 度 傳 感 器室 內 溫 度 控 制 器地 板 采 暖 和 制 冷風 機 盤 管 機 組換熱器儲 水 罐太 陽 能 集 熱 系 統(tǒng)過 濾 器溫 度 探 頭補 水補 水控 制 器熱泵機組40問題二：太陽能與風冷熱泵聯(lián)合供暖問題二：太陽能與風冷熱泵聯(lián)合供暖太陽能難以單獨用于供暖太陽能難以單獨用于供暖風冷熱泵在嚴寒的三北地區(qū)難以單獨用風冷熱泵在嚴寒的三北地區(qū)難以單獨用于供暖于供暖太陽能與風冷熱泵聯(lián)合可以完成供暖太陽能與風冷熱泵聯(lián)合可以完成供暖414243問題三：熱泵技術生產生活熱水問題三：熱泵技術生產生活熱水熱泵技術可以用于冬季供暖、夏季空調熱泵技術可以用于冬季供