分布式燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)調(diào)研報(bào)告

分布式燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)調(diào)研報(bào)告

目錄TOC\o"1-3"\h\u59561.相關(guān)背景 331751.1國(guó)家對(duì)分布式能源的政策 3272091.1.1相關(guān)政策 499071.1.2未來(lái)10年發(fā)展方向 413971.2以燃?xì)鉃橐淮文茉吹姆植际侥茉刺攸c(diǎn) 5109112.分布式燃?xì)獍l(fā)電基本概念 7160062.1燃?xì)獍l(fā)電概述 7249772.2燃?xì)獍l(fā)電的類型 8249282.3分布式燃?xì)獍l(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn) 9224152.4分布式燃?xì)獍l(fā)電的聯(lián)合供能 10171183.分布式燃?xì)獍l(fā)電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 12192753.1國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) 12304983.2國(guó)外標(biāo)準(zhǔn) 14306434.分布式燃?xì)獍l(fā)電的技術(shù)原理 15121434.1燃?xì)獍l(fā)電原理 15191684.1.1燃?xì)廨啓C(jī) 1591724.1.2燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 21321484.1.3燃?xì)馔馊紮C(jī) 23202734.1.4燃料電池 26224494.2燃?xì)獍l(fā)電聯(lián)供技術(shù) 28144284.2.1燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán) 2944234.2.2冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng) 3165125.分布式燃?xì)獍l(fā)電的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 43320425.1天然氣發(fā)電的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 43323935.2冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 44207905.3主要燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組廠家及產(chǎn)品介紹 47

1.相關(guān)背景目前,各國(guó)對(duì)于能源供應(yīng)的安全要求越來(lái)越高,短暫的能源供應(yīng)中斷(特別是電能)就可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,并給社會(huì)帶來(lái)動(dòng)蕩的因素。如果單純依賴大電網(wǎng)的電力供應(yīng),在遇到突發(fā)事件出現(xiàn)中斷時(shí),電網(wǎng)規(guī)模越大損失也就越大。近年來(lái),由于石化能源短缺,提高能源的利用率就成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,世界各國(guó)都相繼拓寬電力發(fā)展模式,給予政策支持并發(fā)展分布式能源系統(tǒng)。分布式能源系統(tǒng)是指設(shè)置在用戶處能夠提供能源的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換及相關(guān)服務(wù)的小型系統(tǒng)。它具有以下特點(diǎn):①就地設(shè)置的小型系統(tǒng),一般設(shè)置在住宅小區(qū)、學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、辦公大樓和工廠里,系統(tǒng)的負(fù)荷一般為1kW~100MW。②采用一種能源生產(chǎn)其他形式的能源。采用的一次能源范圍廣泛,包括石化燃料、太陽(yáng)能、水力和生物質(zhì)能(沼氣、秸稈)。③一般能夠同時(shí)提供冷、熱和電,具有較高的能源利用率。生產(chǎn)的電(熱)能可以單獨(dú)供用戶使用,也能夠接入城市電(熱)網(wǎng)。分布式能源系統(tǒng)上述特點(diǎn)對(duì)減少碳排放，改善城市環(huán)境意義重大，因此在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到迅速發(fā)展。分布式能源傳入我國(guó)已有十多年的歷程，剛開始進(jìn)展較慢，近年來(lái)在國(guó)家提倡的節(jié)能減排形勢(shì)下，分布式能源發(fā)展較快。1.1國(guó)家對(duì)分布式能源的政策2011年10月9日，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《天然氣分布式能源指導(dǎo)意見》，提出：天然氣分布式能源在我國(guó)已具備大規(guī)模發(fā)展的條件，將以提高能源綜合利用效率為首要目標(biāo)，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排任務(wù)為工作抓手，重點(diǎn)在能源負(fù)荷中心建設(shè)區(qū)域分布式能源系統(tǒng)和樓宇分布式能源系統(tǒng)。包括城市工業(yè)園、旅游集中服務(wù)區(qū)、生態(tài)園區(qū)、大型商業(yè)設(shè)施等，在條件具備的地方結(jié)合太陽(yáng)能、風(fēng)能、地源熱泵等再生能源進(jìn)行綜合利用。1.1.1相關(guān)政策規(guī)劃先行：政府制定天然氣分布式能源專項(xiàng)規(guī)劃，并與城鎮(zhèn)燃?xì)?、供熱發(fā)展規(guī)劃統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。標(biāo)準(zhǔn)配套：政府部門制定電力并網(wǎng)規(guī)程和申辦程序、科學(xué)合理的環(huán)保規(guī)定以及配套適用的消防條件。投資補(bǔ)貼：對(duì)分布式能源項(xiàng)目適當(dāng)給予投資補(bǔ)貼。政策傾斜：政府土地部門給予優(yōu)惠價(jià)格提供土地。政府在上網(wǎng)、電價(jià)、氣價(jià)、供熱價(jià)格等方面給予優(yōu)惠。在近期內(nèi)還可以給予分布式能源設(shè)備進(jìn)口免稅優(yōu)惠。金融支持：金融系統(tǒng)大力支持分布式能源發(fā)展，積極貸款，保證資金供應(yīng)，在利息上給予一定的優(yōu)惠政策。1.1.2未來(lái)10年發(fā)展方向“十二五”初期啟動(dòng)一批天然氣分布式能源示范項(xiàng)目，“十二五”期間建設(shè)1000個(gè)左右天然氣分布式能源項(xiàng)目，并擬建設(shè)10個(gè)左右各類典型特征的分布式能源示范區(qū)域。未來(lái)10年內(nèi)在分布式能源裝備核心能力和產(chǎn)品研制應(yīng)用方面取得實(shí)質(zhì)性突破。初步形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)體系。2015年前完成天然氣分布式能源主要裝備研制。通過(guò)示范工程應(yīng)用，當(dāng)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到500萬(wàn)千瓦，解決分布式能源系統(tǒng)集成，裝備自主化率達(dá)到60%；當(dāng)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到1000萬(wàn)千瓦，基本解決中小型、微型燃?xì)廨啓C(jī)等核心裝備自主制造，裝備自主化率達(dá)到90%。到2020年，在全國(guó)規(guī)模以上城市推廣使用分布式能源系統(tǒng)，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到5000萬(wàn)千瓦，初步實(shí)現(xiàn)分布式能源裝備產(chǎn)業(yè)化。1.2以燃?xì)鉃橐淮文茉吹姆植际侥茉刺攸c(diǎn)燃?xì)夥植际侥茉丛谔岣吣茉蠢眯?，促進(jìn)節(jié)能減排等多方面具有不可替代的作用。其特點(diǎn)包括：①能源利用率高，經(jīng)濟(jì)效益巨大燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)能實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用，充分利用發(fā)電余熱，就地供熱、供電，可減少電力與熱力長(zhǎng)距離輸送的損耗，能源綜合利用率在80％以上，超過(guò)大型煤電發(fā)電機(jī)組一倍；同時(shí)節(jié)約電網(wǎng)、熱力管網(wǎng)輸送環(huán)節(jié)的投資費(fèi)用，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。②大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，提高能源供應(yīng)安全性燃?xì)廨斔筒灰资軞夂蛴绊?，可以就地?chǔ)存（LNG、CNG、地上或地下儲(chǔ)氣庫(kù)），城市或區(qū)域配有一定規(guī)模燃?xì)夥植际侥茉垂╇娤到y(tǒng)，自主發(fā)電能力提高，較單純依賴大電網(wǎng)供電系統(tǒng)具有更高的安全性。如2008年南方冰雪災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失1516.5億元，大部分是電網(wǎng)癱瘓?jiān)斐伞＿m度的發(fā)展分布式電源可提高地區(qū)能源供應(yīng)安全性。③降低燃?xì)庖约半娋W(wǎng)調(diào)峰壓力，能源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)燃?xì)夥植际侥茉错?xiàng)目可成為可中斷、可調(diào)節(jié)的發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)燃?xì)夂碗娏哂须p重“削峰填谷”作用。有效地緩解燃?xì)舛募痉骞炔?，提高夏季燃?xì)庠O(shè)施的利用效率，增強(qiáng)供氣系統(tǒng)安全性。同時(shí)減少電力設(shè)備的峰值裝機(jī)容量以及燃?xì)鈨?chǔ)氣設(shè)施的投資，有效降低電網(wǎng)以及燃?xì)夤芫W(wǎng)的運(yùn)行成本。④環(huán)境保護(hù)效益采用清潔一次性能源的分布式能源系統(tǒng)，可大幅度減少二氧化碳等污染物排放?！笔逡?guī)劃”預(yù)計(jì)的天然氣分布式能源裝機(jī)5000萬(wàn)千瓦，相當(dāng)于可以減少1億千瓦燃煤裝機(jī)，相當(dāng)于減少消耗2億噸煤炭，減排4億噸二氧化碳。分布式燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)是分布式能源系統(tǒng)中能源生產(chǎn)的一種重要模式，有必要對(duì)其進(jìn)行深入的探討和研究。本報(bào)告對(duì)對(duì)目前分布式燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、主要技術(shù)原理以及應(yīng)用現(xiàn)狀等方面進(jìn)行了收資、分析和總結(jié)，為今后進(jìn)一步的深入研究打下基礎(chǔ)。

2.分布式燃?xì)獍l(fā)電基本概念2.1燃?xì)獍l(fā)電概述燃?xì)獍l(fā)電是指以燃?xì)庾鳛橐淮文茉?，?qū)動(dòng)各種發(fā)動(dòng)機(jī)做功，最終產(chǎn)生電能的一種發(fā)電方式。燃?xì)獍l(fā)電能夠作為最穩(wěn)定的分布式供能方式，優(yōu)秀的冷熱電三聯(lián)供發(fā)電系統(tǒng)能夠把燃?xì)獍l(fā)電的有效率提高到95%以上。燃?xì)獍l(fā)電所需的可燃?xì)怏w主要包括：①天然氣：從地層中開采，以甲烷為主，無(wú)色，無(wú)臭，無(wú)毒，無(wú)腐蝕性，是優(yōu)于石油和煤等其他礦物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)燃料和化工原料。天然氣熱值約8500－10000千卡/立方米，是最主要、也是最清潔高能的燃?xì)獍l(fā)電燃料。②沼氣：是碳水化物在微生物的作用下產(chǎn)生的，其可燃成分包括甲烷、硫化氫、一氧化碳和重?zé)N等氣體；不可燃成分包括二氧化碳、氮和氨等氣體，熱值約5000千卡/立方米，是農(nóng)村地區(qū)燃料的重要來(lái)源。③煤氣：又叫瓦斯，來(lái)源較多，包括焦?fàn)t煤氣、爐煤氣、水煤氣、煤層高濃度瓦斯等，其成分主要為一氧化碳以及甲烷、氫氣等氣體，熱值約3500千卡/立方米。由于一氧化碳含量高，有劇毒。④秸稈氣：以空氣為氣化劑對(duì)秸稈進(jìn)行氣化產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，其主要成分為氮?dú)狻⒁谎趸肌錃庖约吧倭考淄榈葰怏w。由于氮?dú)夂枯^高，其熱值較低，約1400千卡/立方米。秸稈氣近幾年才在農(nóng)村地區(qū)開始應(yīng)用，可作為沼氣的一個(gè)補(bǔ)充。2.2燃?xì)獍l(fā)電的類型①燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組是發(fā)動(dòng)機(jī)利用可燃?xì)怏w作為燃料，將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生電能的裝置。它由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)（控制屏）三部分組成，它是一種由燃料內(nèi)能→發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)能（與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪端軸聯(lián)的旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)能）→發(fā)電機(jī)定子電能的轉(zhuǎn)換裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)是機(jī)組的動(dòng)力部分，它由點(diǎn)火系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)這五大系統(tǒng)構(gòu)成；發(fā)電機(jī)一般采用同步發(fā)電機(jī)，由定子、轉(zhuǎn)子、勵(lì)磁系統(tǒng)等構(gòu)成；控制系統(tǒng)主要包括啟動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)、報(bào)警與保護(hù)控制系統(tǒng)等。作為動(dòng)力部分的發(fā)動(dòng)機(jī)是燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的核心部分，目前主要的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備有：燃?xì)廨啓C(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)馔馊紮C(jī)等。大型燃?xì)廨啓C(jī)功率較大，出力超過(guò)20MW，主要用在大、中型電站，特別適合組建燃?xì)?蒸汽聯(lián)合聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。其特點(diǎn)是能源綜合利用率高、基建工程單位千瓦造價(jià)低，能夠有效減少運(yùn)行人員、節(jié)約工程占地、支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。小型燃?xì)廨啓C(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、燃?xì)馔馊紮C(jī)功率較小，出力數(shù)千瓦至幾兆瓦不等，特別適用于分布式能源系統(tǒng)，能夠廣泛用于分散的工業(yè)、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、聯(lián)合公用建筑等。其特點(diǎn)是機(jī)組容量小、能耗較高、單位千瓦造價(jià)高，但因自動(dòng)化水平高、占地面積小、施工周期短，因而發(fā)電成本較高也能接受。②燃料電池燃料電池是一種主要透過(guò)氧或其他氧化劑進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的電池。而最常見的燃料為氫氣，一些碳?xì)浠衔锢缣烊粴庖喑Ｗ魅剂鲜褂?。燃料電池有別于原電池，因?yàn)樾枰g定的氧和燃料來(lái)源，以確保其運(yùn)作供電。此電池可以提供不間斷的穩(wěn)定電力，直至燃料耗盡。燃料電池是以特殊催化劑使燃料與氧發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳和水，因不需推動(dòng)渦輪等發(fā)電設(shè)備，也不需將水加熱至水蒸氣再經(jīng)散熱變回水，所以能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)70%左右，比一般發(fā)電方法高出30%以上；而且燃料電池的二氧化碳排放量比一般發(fā)電方式低許多，水又是無(wú)害的產(chǎn)生物，因而是一種低污染性的能源。2.3分布式燃?xì)獍l(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)分布式燃?xì)獍l(fā)電具有一系列的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)：①分布式燃?xì)獍l(fā)電占地小，一般的寫字樓、商場(chǎng)、賓館、學(xué)校等建筑內(nèi)或地下室均可。②分布式燃?xì)獍l(fā)電一般由各單位籌建，因?yàn)楣こ绦?，造價(jià)低，建設(shè)資金自籌易解決，政府只要出臺(tái)支持發(fā)展的政策，其他如資金、設(shè)備和管理等問(wèn)題都會(huì)自行解決。③分布式燃?xì)獍l(fā)電實(shí)現(xiàn)了自備電源，減小了大電網(wǎng)的供電壓力。發(fā)電、輸電、配電的基建投資大量減少。電力系統(tǒng)不用投資，增加了發(fā)供電能力，提高了當(dāng)?shù)刈园l(fā)電的比重，增強(qiáng)了應(yīng)急突發(fā)事件的能力。同時(shí)分布式燃?xì)獍l(fā)電能源轉(zhuǎn)換效率基本可以達(dá)到大型熱電裝置的效率，而且由于是就地轉(zhuǎn)換、就地供應(yīng)，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)的損耗，其用戶端能源利用效率大大提高，節(jié)約了資源。④分布式燃?xì)獍l(fā)電實(shí)現(xiàn)電力自給，減少電網(wǎng)的購(gòu)電量，因而盡管燃?xì)鈨r(jià)格高、發(fā)電成本高，但也比電網(wǎng)的售電價(jià)低，因而有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。⑤分布式燃?xì)獍l(fā)電使用的燃料本身就是環(huán)保燃料，而且小型燃?xì)廨啓C(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃?xì)馔馊紮C(jī)和燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)的污染排放更低于其他利用形式，好于燃?xì)忮仩t、直燃機(jī)等方式。利用端效率高本身就可以減少排放二氧化碳25%，而少量二氧化碳可以實(shí)現(xiàn)資源利用，真正達(dá)到零排放，因而有顯著的環(huán)保效益。當(dāng)然，分布式燃?xì)獍l(fā)電也有其不足之處：①機(jī)組容量小，單位能耗高，平均每立米天然氣只能發(fā)3度電，單位千瓦造價(jià)高。②分布式燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)麻雀雖小、五臟俱全，專業(yè)性較強(qiáng)，而籌建單位往往是“門外漢”，運(yùn)行、維護(hù)較困難。③夜間低負(fù)荷時(shí)分布式燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)如何運(yùn)行，如何實(shí)現(xiàn)全年生活熱水供應(yīng)等問(wèn)題還需深入思考；對(duì)于實(shí)施峰谷電價(jià)的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)性還需詳細(xì)計(jì)算。2.4分布式燃?xì)獍l(fā)電的聯(lián)合供能目前分布式燃?xì)獍l(fā)電最高效的供能方式為冷熱電三聯(lián)供（CCHP)，它是傳統(tǒng)熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）的一種進(jìn)化和發(fā)展，它以機(jī)組更加小型化、分散化的形式布置在用戶附近，以能量的梯級(jí)利用為基礎(chǔ)，同時(shí)向用戶輸出冷、熱、電能，使能量達(dá)到更高的利用率。它從二十世紀(jì)八十年代開始興起發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)成為一種技術(shù)成熟的能源供應(yīng)方式。據(jù)美國(guó)對(duì)商用樓宇終端能源的消費(fèi)統(tǒng)計(jì)，采暖用能占22%，熱水供應(yīng)占7%，制冷空調(diào)用能占18%；普通熱電聯(lián)產(chǎn)只能解決建筑29%的用能及提供電力供應(yīng)，而冷熱電三聯(lián)供可以提供47%的用能及電力。因此冷熱電三聯(lián)供被視為21世紀(jì)最具經(jīng)濟(jì)潛力的組合方式。同時(shí)，天然氣作為一種清潔、高效的能源，是中國(guó)政府推動(dòng)能源優(yōu)質(zhì)化的重點(diǎn)領(lǐng)域。西氣東輸工程的竣工標(biāo)志著中國(guó)天然氣時(shí)代的開始，為燃?xì)饫錈犭娙?lián)供提供了資源基礎(chǔ)。

3.分布式燃?xì)獍l(fā)電相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與分布式燃?xì)獍l(fā)電相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)主要包括內(nèi)燃機(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和燃?xì)廨啓C(jī)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。3.1國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)①JB/T9583.1—1999氣體燃料發(fā)電機(jī)組通用技術(shù)條件該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氣體燃料發(fā)電機(jī)組的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝及貯運(yùn)等要求。適用于0.5~800kW燃燒天然氣、煤氣、沼氣等氣體及其與柴油混合燃燒的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)交流工頻發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)組。該標(biāo)準(zhǔn)要求機(jī)組的額定電壓為400V（三相）和230V(單相），對(duì)機(jī)組電壓的輸出范圍、波動(dòng)率、畸變率，機(jī)組的啟動(dòng)和工作方式、機(jī)組的安全性，不對(duì)稱負(fù)載要求等都有明確的規(guī)定。②JB/T10629-2006燃?xì)鈾C(jī)通用技術(shù)條件和試驗(yàn)方法該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了燃?xì)鈾C(jī)的技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝及貯運(yùn)。適用于燃用各種氣體燃料的非道路用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)、制造和驗(yàn)收。該標(biāo)準(zhǔn)定義了可燃?xì)怏w，對(duì)內(nèi)燃機(jī)的工作條件、可燃?xì)怏w品質(zhì)、啟動(dòng)性能、燃?xì)鉄岷穆?、調(diào)速性能、安全保護(hù)裝置等方面做了明確規(guī)定。③GB/T1147.1-2007中小功率內(nèi)燃機(jī)第1部分：通用技術(shù)條件該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了中小功率內(nèi)燃機(jī)的性能要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝及貯運(yùn)等。適用于道路車輛、船舶、農(nóng)用拖拉機(jī)、林業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、排灌機(jī)械用中小功率內(nèi)燃機(jī)，其他未被列入的中小功率內(nèi)燃機(jī)可參照?qǐng)?zhí)行。該標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)燃機(jī)既包括燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)也包括燃油內(nèi)燃機(jī)。④GB/T2820往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)由往復(fù)式內(nèi)燃（RIC）發(fā)動(dòng)機(jī)、交流發(fā)電機(jī)、控制裝置、開關(guān)裝置和輔助設(shè)備組成的發(fā)電機(jī)組的用途、性能、技術(shù)條件和設(shè)計(jì)、試驗(yàn)方法、安全裝置等各方面進(jìn)行了規(guī)定。適用于由陸用和船用RIC發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組，不適用于航空或驅(qū)動(dòng)陸上車輛和機(jī)車的發(fā)電機(jī)組。對(duì)于某些特殊用途（例如必要的醫(yī)院供電、高層建筑等等）和其他型式的往復(fù)式原動(dòng)機(jī)（例如沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)、蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)），以該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定作為基礎(chǔ)。該標(biāo)準(zhǔn)共有12部分，其中前6個(gè)部分已更新到2009版。⑤GB/T15548-2008往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三相同步發(fā)電機(jī)通用技術(shù)條件該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三相同步發(fā)電機(jī)的型式、基本參數(shù)與尺寸、技術(shù)要求、檢驗(yàn)規(guī)則、試驗(yàn)方法以及標(biāo)志、包裝和質(zhì)量保證期。適用于往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三相同步發(fā)電機(jī)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同步發(fā)電機(jī)的短路電流做出了明確要求。⑥JB/T5884-1991燃?xì)廨啓C(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了燃?xì)廨啓C(jī)控制與保護(hù)系統(tǒng)的基本要求和選用依據(jù)。適用于發(fā)電和工業(yè)驅(qū)動(dòng)用的開式、閉式和半閉式循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)控制與保護(hù)。⑦JB/T7822-1995燃?xì)廨啓C(jī)電氣設(shè)備通用技術(shù)條件該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了與燃?xì)廨啓C(jī)配套使用的電氣設(shè)備(除控制設(shè)備外)的通用技術(shù)條件。適用于發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)裝置，對(duì)于機(jī)械驅(qū)動(dòng)用燃?xì)廨啓C(jī)裝置亦可參照采用。⑧CJJ145-2010燃?xì)饫錈犭娙?lián)供工程技術(shù)規(guī)程該規(guī)程為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適用于以燃?xì)鉃橐淮文茉?，發(fā)電機(jī)總?cè)萘啃∮诨虻扔?5MW，新建、改建、擴(kuò)建的供應(yīng)冷、熱、電能的分布式能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收和運(yùn)行管理。該規(guī)程對(duì)系統(tǒng)的配置，能源站的選址、布局、結(jié)構(gòu)，燃?xì)庀到y(tǒng)及設(shè)備，供配電系統(tǒng)及設(shè)備，余熱利用系統(tǒng)及設(shè)備，監(jiān)控系統(tǒng)，施工、驗(yàn)收及運(yùn)行管理等方面都提出了明確的要求。3.2國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)與燃?xì)廨啓C(jī)與內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)較多，包括美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家都有各自的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)也較多。比較重要的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)包括：ISO-3977燃?xì)廨啓C(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)IEC60034-2009往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)ANSIB133燃?xì)廨啓C(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)，包括燃?xì)廨啓C(jī)的控制和保護(hù)系統(tǒng)、電氣設(shè)備、同步發(fā)電機(jī)等ASMEPTC17往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)DIN4342燃?xì)廨啓C(jī)-標(biāo)準(zhǔn)參考條件、標(biāo)準(zhǔn)功率、性能數(shù)據(jù)4.分布式燃?xì)獍l(fā)電的技術(shù)原理4.1燃?xì)獍l(fā)電原理按照發(fā)動(dòng)機(jī)的不同，燃?xì)獍l(fā)電可分為4大類：燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、燃?xì)馔馊紮C(jī)發(fā)電機(jī)組和燃料電池。4.1.1燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電原理如圖4.1-1所示：圖4.1-1燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組原理圖發(fā)電機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)連軸，高溫燃?xì)馔苿?dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)做功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生電力。燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4.1-2所示：圖4.1-2燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)圖燃?xì)廨啓C(jī)主要由壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪三大部分組成：左邊部分是壓氣機(jī)、有進(jìn)氣口，左邊四排葉片構(gòu)成壓氣機(jī)的四個(gè)葉輪，把進(jìn)入的空氣壓縮為高壓空氣；中間部分是燃燒器段、燃燒室，內(nèi)有燃燒器，把燃料與空氣混合進(jìn)行燃燒；右邊是渦輪（透平），是空氣膨脹做功的部件，右側(cè)是燃?xì)馀懦?。在圖4.1-3中表示了燃?xì)廨啓C(jī)的簡(jiǎn)單工作過(guò)程：空氣從空氣入口進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)，高速旋轉(zhuǎn)的壓氣機(jī)把空氣壓縮為高壓空氣，其流向見淺藍(lán)色箭頭線；燃料在燃燒室燃燒，產(chǎn)生高溫高壓空氣，高溫高壓空氣膨脹推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)做功；做功后的氣體從排氣口排出，其流向見紅色箭頭線。圖4.1-3燃?xì)廨啓C(jī)工作過(guò)程在燃?xì)廨啓C(jī)中壓氣機(jī)是由渦輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)的葉輪與渦輪安裝在同一根主軸上組成燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子，燃燒室產(chǎn)生的高溫膨脹氣體是同時(shí)作用到渦輪葉片與壓氣機(jī)葉片上。因此，渦輪葉片工作直徑必須大于壓氣機(jī)出口處的葉片工作直徑，渦輪葉片的面積也必須大于壓氣機(jī)出口處的葉片面積，這樣才能保證在同一壓力下渦輪的輸出力矩大于壓氣機(jī)所需的力矩，才能使燃?xì)廨啓C(jī)在帶動(dòng)壓氣機(jī)的同時(shí)還能向外輸出功率。燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率能達(dá)到30%，熱效率達(dá)到40%，綜合效率超過(guò)70%。燃?xì)廨啓C(jī)利用壓氣機(jī)進(jìn)氣導(dǎo)葉的開度來(lái)調(diào)節(jié)空氣進(jìn)氣量，調(diào)節(jié)的范圍為70%~100%。當(dāng)負(fù)荷小于70%的時(shí)候，只能通過(guò)控制燃?xì)夤┙o量來(lái)控制燃?xì)廨啓C(jī)的出力。所以燃?xì)廨啓C(jī)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，發(fā)電效率大幅度下降，帶50%負(fù)荷時(shí)發(fā)電效率將下降6~8%左右、熱效率下降10~15%，故燃?xì)廨啓C(jī)不適宜于帶部分負(fù)荷運(yùn)行。燃?xì)廨啓C(jī)的起動(dòng)時(shí)間較短，大型的燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)時(shí)間一般不超過(guò)1小時(shí)，最快的微型燃?xì)廨啓C(jī)，從起動(dòng)到帶滿負(fù)荷不超過(guò)2分鐘。燃?xì)廨啓C(jī)對(duì)于燃料的適應(yīng)性比較強(qiáng)，能夠使用各種高含氫低熱值和氣體含雜質(zhì)較多的劣質(zhì)燃料，含硫、含塵高一點(diǎn)問(wèn)題都不大；且發(fā)電出力一般不會(huì)減少，甚至因?yàn)槿剂线M(jìn)氣量增加而有所增加；此外，燃?xì)廨啓C(jī)功率密度大體積小，比較適合再移動(dòng)，便于轉(zhuǎn)移運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)，這對(duì)于存在一些不確定性的焦化廠項(xiàng)目的焦化煤氣利用非常有利。應(yīng)用于分布式燃?xì)獍l(fā)電的燃?xì)廨啓C(jī)主要有：小型燃?xì)廨啓C(jī)和微型燃?xì)廨啓C(jī)。①小型燃?xì)廨啓C(jī)主要指額定功率在300kW-15MW的采用渦流式技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)。其特點(diǎn)是堅(jiān)固可靠，應(yīng)用極為廣泛?？梢宰鳛楣潭娫椿蛞苿?dòng)電源，可用于熱電聯(lián)產(chǎn)，也可與余熱溴化鋰機(jī)組組成熱電冷聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，還可以直接提供工業(yè)動(dòng)力或組合成動(dòng)力熱力聯(lián)合循環(huán)，以及應(yīng)用于交通動(dòng)力設(shè)備等等。企業(yè)可以根據(jù)自己的用途和需求容量隨意配置，有無(wú)廠房無(wú)所謂，電壓等級(jí)隨意選，起停調(diào)節(jié)和燃料切換全部可以自動(dòng)控制，基本上是一個(gè)“傻瓜機(jī)”的設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)可以無(wú)人職守。

小型燃?xì)廨啓C(jī)極為適合于工業(yè)和大型建筑的自備熱電設(shè)施，可作為工廠的熱電設(shè)施，當(dāng)用電大用熱少時(shí)，可以采用燃?xì)廨啓C(jī)--背壓機(jī)同軸聯(lián)合循環(huán)；當(dāng)用電小用熱大時(shí)，可以采用余熱鍋爐補(bǔ)燃技術(shù)，能夠適應(yīng)各種需求變化。小型燃機(jī)可以適應(yīng)天然氣、液化石油氣、煤制氣、柴油等多種燃料，并可隨時(shí)自動(dòng)切換，確保能源供應(yīng)安全。目前的小型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組大修周期在3-4萬(wàn)小時(shí)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。調(diào)峰能力強(qiáng)，一般都可以在30%的工況下穩(wěn)定持續(xù)運(yùn)行，機(jī)組能夠自動(dòng)跟蹤頻率，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)和離網(wǎng)（自備電源）運(yùn)行，燃機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)10000轉(zhuǎn)/分，電力品質(zhì)甚至能超過(guò)普通中、低壓配電網(wǎng)。小型燃?xì)廨啓C(jī)中有一種用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的地面改型，叫輕型燃?xì)廨啓C(jī)，特點(diǎn)是小巧輕便、啟?？臁⒓夹g(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度更高。目前，輕型燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)也已經(jīng)非常完善，大修壽命周期也在30000小時(shí)以上，每次大修后可以恢復(fù)到原先的出力水平?？捎糜诎l(fā)電和直接動(dòng)力，余熱能夠利用于熱電聯(lián)產(chǎn)和與溴化鋰制冷機(jī)組熱電冷聯(lián)產(chǎn)。輕型燃?xì)廨啓C(jī)還具有一個(gè)非常有用的特性就是過(guò)載頂峰能力，其瞬間出力能夠迅速增加10-20%，非常適應(yīng)小型電網(wǎng)的負(fù)荷變化。小型燃?xì)廨啓C(jī)目前正在進(jìn)行三大技術(shù)革命，第一是回?zé)峒夹g(shù)，將空氣作為載體，利用燃燒后的煙氣回收能量，提高效率，發(fā)電效率已經(jīng)達(dá)到40%。第二是永磁發(fā)電機(jī)--大功率晶體可控變頻技術(shù)，由于小型燃?xì)廨啓C(jī)的軸轉(zhuǎn)速極快，每分鐘超過(guò)1萬(wàn)轉(zhuǎn)，甚至有超過(guò)30000轉(zhuǎn)的，因此使用變速齒輪箱功率損耗大，故障率高。如果采用永磁發(fā)電機(jī)，不需要?jiǎng)?lì)磁，發(fā)電效率可高達(dá)95%?？煽刈冾l技術(shù)可以保障并網(wǎng)的安全可靠，提高自動(dòng)化控制能力，降低生產(chǎn)成本。各國(guó)都在積極開發(fā)，目前德國(guó)、日本已經(jīng)可以制造400kW等級(jí)機(jī)組的永磁發(fā)電機(jī)--大功率晶體可控變頻系統(tǒng)。第三是直接與余熱溴化鋰空調(diào)聯(lián)合循環(huán)，將燃?xì)廨啓C(jī)煙氣直接排入余熱溴化鋰空調(diào)機(jī)制冷供熱，省略了鍋爐、化學(xué)水系統(tǒng)等設(shè)備，大大方便了用戶。②微型燃?xì)廨啓C(jī)主要指25-300kW采用軸流技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)?；驹硎峭ㄟ^(guò)一個(gè)精密鑄造的葉輪和永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，葉輪一側(cè)為壓縮機(jī)，另一側(cè)為燃燒室和動(dòng)力葉片，來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。轉(zhuǎn)子的速度為每分鐘6-15萬(wàn)轉(zhuǎn)，為了減少阻力，轉(zhuǎn)子是浮在空氣軸襯上運(yùn)行。微型燃?xì)廨啓C(jī)的結(jié)構(gòu)如圖4.1-4所示：圖4.1-4微型燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)圖與傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)的區(qū)別再于采用了空氣軸承和向心式透平以及離心式壓氣機(jī)。微型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電原理和傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)相似，只是多了一個(gè)回?zé)嵫h(huán)，發(fā)電原理如圖4.1-5所示：圖4.1-5微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電原理回?zé)嵫h(huán)的熱交換器為選裝設(shè)備，回?zé)嵫h(huán)發(fā)電效率為25-28%，但排煙溫度降低到300℃以下，熱電綜合效率75%左右。不使用回?zé)崞靼l(fā)電效率14-16%左右，排煙溫度在600℃以上，熱電綜合效率85%。微型燃?xì)廨啓C(jī)是一種典型的用戶能源系統(tǒng)，可以為樓宇和小型工廠項(xiàng)目提供現(xiàn)場(chǎng)電力、熱力、制冷能源，燃料使用天然氣、煤制氣、液化石油氣和柴油。微型燃?xì)廨啓C(jī)作為一種現(xiàn)場(chǎng)能源系統(tǒng)，采用了無(wú)人職守的智能化自動(dòng)控制技術(shù)，晶體變頻控制技術(shù)，可以自動(dòng)跟蹤頻率調(diào)節(jié)，保證了安全運(yùn)行。微型燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于采用空氣軸承，整套系統(tǒng)只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，連續(xù)運(yùn)行可靠率高達(dá)99.99%，平均每年的停機(jī)檢修時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。整機(jī)由空氣冷卻，不需要潤(rùn)滑系統(tǒng)和冷卻劑，保養(yǎng)間隔長(zhǎng)，維護(hù)成本低。其使用壽命達(dá)到20年。4.1.2燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)一般是指活塞式內(nèi)燃機(jī)，包括往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)和旋轉(zhuǎn)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其中往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)最為普遍。根據(jù)所用燃料的不同，內(nèi)燃機(jī)主要有汽油機(jī)、柴油機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)等。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)主要使用天然氣、液化石油氣、煤氣等可燃?xì)怏w作為燃料。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電原理和燃?xì)廨啓C(jī)相似，燃?xì)饨?jīng)管道送入燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，進(jìn)行燃燒做功帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的廢氣經(jīng)熱量回收、質(zhì)量控制設(shè)施通過(guò)煙囪排入大氣。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)一般采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，工作原理如圖4.1-6所示：圖4.1-6燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)工作原理圖燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的典型結(jié)構(gòu)如圖4.1-7所示：圖4.1-7燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)圖一般包含5大系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)相比，其規(guī)格更齊全，市場(chǎng)上從幾千瓦到數(shù)十兆瓦都有銷售，同等規(guī)格的內(nèi)燃機(jī)比燃?xì)廨啓C(jī)便宜。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率比燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組更高，發(fā)電效率能達(dá)到40%，熱效率40%，綜合效率超過(guò)80%。燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)快，在突然停電的情況下，啟動(dòng)機(jī)組只需要很少的輔助電力，通常只要蓄電池就足夠了。內(nèi)燃機(jī)的部分負(fù)荷運(yùn)行性能較燃?xì)廨啓C(jī)好，當(dāng)燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組在50%負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，其綜合效率只比滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)低5-8%。但是內(nèi)燃機(jī)燃燒低熱值燃料時(shí)，機(jī)組出力明顯下降，一臺(tái)燃燒低熱值8000大卡/立方米天然氣燃料的500千瓦級(jí)燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組，在使用低熱值4000大卡/立方米的焦化煤氣時(shí)，出力可能下降到350～400kW左右。內(nèi)燃機(jī)需要頻繁更換機(jī)油和火花塞，消耗材料比較大，也影響到設(shè)備的可用性和可靠性兩個(gè)主要設(shè)備利用指標(biāo)，對(duì)設(shè)備利用率影響比較大，有時(shí)不得不采取增加發(fā)電機(jī)組臺(tái)數(shù)的辦法，來(lái)消除利用率低的影響。內(nèi)燃機(jī)對(duì)燃?xì)馇鍧嵍纫蟊热細(xì)廨啓C(jī)高，對(duì)燃?xì)庵械乃肿雍亢土蚧瘹涞缺容^敏感，可能導(dǎo)致硫化氫和水形成硫酸腐蝕問(wèn)題，需要對(duì)燃?xì)膺M(jìn)行清潔過(guò)濾。4.1.3燃?xì)馔馊紮C(jī)燃?xì)馔馊紮C(jī)，又稱斯特林機(jī)(Stirlingengine)、熱氣機(jī)，是一種閉式循環(huán)往復(fù)活塞式外燃機(jī).外燃機(jī)可用氫、氮、氦或空氣等作為工質(zhì)，按斯特林循環(huán)工作。與內(nèi)燃機(jī)不同的是：它的工作氣體是封閉在機(jī)器內(nèi)的，并在各腔室間循環(huán)，反復(fù)使用。在外然機(jī)封閉的氣缸內(nèi)充有一定容積的工質(zhì)（氫氣或氦氣），氣缸一端為熱腔，另一端為冷腔。工質(zhì)在低溫冷腔中壓縮，然后流到高溫?zé)崆恢醒杆偌訜?，膨脹作功。燃料在氣缸外的燃燒室?nèi)連續(xù)燃燒，通過(guò)加熱器傳給工質(zhì)，工質(zhì)不直接參與燃燒，也不更換。斯特林循環(huán)依次經(jīng)歷等溫壓縮、定容吸熱、等溫膨脹、定容放熱四個(gè)過(guò)程。其結(jié)構(gòu)一般由燃燒系統(tǒng)、熱端部件（加熱器，回?zé)崞鳎?、冷端部件（冷卻器，冷卻系統(tǒng)）、傳動(dòng)系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)組成。外燃機(jī)結(jié)構(gòu)圖如圖4.1-8所示：圖4.1-8外燃機(jī)結(jié)構(gòu)圖外燃機(jī)的特點(diǎn)：①燃料的多樣性可以使用各種燃料，包括液態(tài)、氣態(tài)或固態(tài)燃料。因?yàn)槿紵^(guò)程連續(xù)，而且是在缸外接近于大氣壓力的狀態(tài)下進(jìn)行，所以對(duì)燃料品質(zhì)要求不高。凡是燃燒溫度可達(dá)到450℃以上的任何種類燃料都可以作為燃?xì)馔馊紮C(jī)的驅(qū)動(dòng)能源，如煤油、重柴油、煤炭、薪柴和秸稈、煤氣、天然氣、沼氣、酒精和植物油等燃料都可使用。當(dāng)采用載熱系統(tǒng)（如熱管）間接加熱時(shí)，幾乎可以使用任何高溫?zé)嵩矗ㄌ?yáng)能、放射性同位素和核反應(yīng)等），而發(fā)動(dòng)機(jī)本身（除加熱器外）不需要做任何更改。同時(shí)，斯特林機(jī)也可用來(lái)回收各種分散或低品位的熱能。②發(fā)電效率較高實(shí)際燃?xì)馔馊话l(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率一般為25%~35%，最高可達(dá)到47%，在部分負(fù)荷下斯特林機(jī)仍可達(dá)35%的發(fā)電效率。但是熱效率不高，熱量損失是內(nèi)燃機(jī)的2-3倍。燃?xì)馔馊话l(fā)電機(jī)組一般功率較小，從幾百瓦到數(shù)十千瓦不等。③排氣污染少，噪音低外燃機(jī)的燃燒過(guò)程具有凈化排氣的最大潛力，這主要是因?yàn)橥馊紮C(jī)的燃燒過(guò)程是連續(xù)的；空氣燃燒比變化對(duì)效率影響很小，而對(duì)功率幾乎沒(méi)有影響，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在足夠的過(guò)量空氣下運(yùn)轉(zhuǎn)。外燃機(jī)的噪音主要是由于燃燒時(shí)汽缸壓力的急驟升高和燃燒氣體在排氣開始突然形成的大梯度壓力降所產(chǎn)生的。外燃機(jī)氣缸內(nèi)壓力是按照正弦規(guī)律變化的，機(jī)內(nèi)工質(zhì)壓力變化平緩，因而不會(huì)產(chǎn)生燃燒爆炸和排氣波。另外，外然機(jī)沒(méi)有氣閥機(jī)構(gòu)且運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，因而沒(méi)有氣閥的沖擊和活塞的敲缸聲等，噪音一般比內(nèi)燃機(jī)低15-20dB。④運(yùn)轉(zhuǎn)特性好外然機(jī)氣缸中的壓力變化平穩(wěn)，最大和最小壓力之比一般為2.0左右，因此扭矩均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。轉(zhuǎn)速變化范圍大，最大與最小轉(zhuǎn)速的比值一般為8~10（內(nèi)燃機(jī)為3~5）。外然機(jī)的超負(fù)荷能力很大，能在超過(guò)額定負(fù)荷50%的情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而內(nèi)燃機(jī)只能超載15%。外燃機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是出力和效率不受海拔高度影響，因此非常適合于高海拔地區(qū)使用。⑤工藝有待改進(jìn)，尚未大量使用外燃機(jī)雖然零件數(shù)比內(nèi)燃機(jī)少40%左右，且潤(rùn)滑系統(tǒng)與大氣隔絕不受燃燒產(chǎn)物污染、潤(rùn)滑油消耗量很少；但是，外燃機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造工藝要求高，制造成本較高，工質(zhì)密封技術(shù)較難，密封件的可靠性和壽命還存在問(wèn)題，功率調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)較復(fù)雜，機(jī)器較為笨重。因此其推廣應(yīng)用受到一定限制。4.1.4燃料電池燃料電池是利用氫能的最好方式之一，它將燃料和氧氣的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)而不是燃燒轉(zhuǎn)變成電能，因而具有更高的效率、更低的污染排放。燃料電池可以用于所有需要電力的場(chǎng)合，被認(rèn)為是21世紀(jì)高效、潔凈的新型發(fā)電方式之一，是繼火電、水電、核電之后的第四代發(fā)電方式。由于它解決了資源合理利用和環(huán)境污染兩大難題，燃料電池在發(fā)電站、微型電源、動(dòng)力源等方面展露出廣泛應(yīng)用前景。燃料電池的發(fā)電原理如圖4.1-9所示：圖4.1-9燃料電池發(fā)電原理圖燃料電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，由陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)幾個(gè)基本單元構(gòu)成。燃料（氫氣、天然氣等）在陽(yáng)極催化劑的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，生成陽(yáng)離子并給出自由電子；氧化物（通常為氧氣）在陰極催化劑的作用下發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子并產(chǎn)生陰離子；陽(yáng)極產(chǎn)生的陽(yáng)離子或者陰極產(chǎn)生的陰離子通過(guò)質(zhì)子導(dǎo)電而電子絕緣的電解質(zhì)運(yùn)動(dòng)到相對(duì)應(yīng)的另外一個(gè)電極上，生成反應(yīng)產(chǎn)物并隨未反應(yīng)完全的反應(yīng)物一起排到電池外，與此同時(shí)，電子通過(guò)外電路由陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)到陰極，使整個(gè)反應(yīng)過(guò)程達(dá)到物質(zhì)的平衡與電荷的平衡，外部用電器就獲得了燃料電池所提供的電能。依據(jù)電解質(zhì)不同，燃料電池分為堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等。其中屬于堿性燃料電池的只有AFC一種，而其余的燃料電池均屬于酸性燃料電池。各種燃料電池的比較見表4.1-1：表4.1-1各類燃料電池性能對(duì)比表簡(jiǎn)稱燃料電池類型電解質(zhì)工作溫度（℃）電化學(xué)效率燃料、氧化劑功率輸出AFC堿性燃料電池氫氧化鉀溶液室溫-9060-70%氫氣、氧氣300W-5KWPEMFC質(zhì)子交換膜燃料電池質(zhì)子交換膜室溫-8040-60%氫氣、氧氣（或空氣）1KWPAFC磷酸燃料電池磷酸160-22055%天然氣、沼氣、雙氧水、空氣200KWMCFC熔融碳酸鹽燃料電池堿金屬碳酸鹽熔融混合物620-66065%天然氣、沼氣、煤氣、雙氧水、空氣2MW-10MWSOFC固體氧化物燃料電池氧離子導(dǎo)電陶瓷800-100060-65%天然氣、沼氣、煤氣、雙氧水、空氣100KW燃料電池的特點(diǎn)有：①能量轉(zhuǎn)化效率高：直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程，因而不受卡諾循環(huán)的限制。電能轉(zhuǎn)換效率最高能達(dá)到70%。②有害氣體SOx、NOx及噪音排放都很低，CO2排放因能量轉(zhuǎn)換效率高而大幅度降低，無(wú)機(jī)械振動(dòng)。③燃料適用范圍廣。④積木化強(qiáng)：規(guī)模及安裝地點(diǎn)靈活，燃料電池電站占地面積小，建設(shè)周期短，電站功率可根據(jù)需要由電池堆組裝，十分方便。燃料電池?zé)o論作為集中電站還是分布式發(fā)電都非常合適。⑤負(fù)荷響應(yīng)快，運(yùn)行質(zhì)量高：燃料電池在數(shù)秒鐘內(nèi)就可以從最低功率變換到額定功率，而且電廠離負(fù)荷可以很近，從而改善了地區(qū)頻率偏移和電壓波動(dòng)，降低了現(xiàn)有變電設(shè)備和電流載波容量，減少了輸變線路投資和線路損失。燃料電池在實(shí)際應(yīng)用中也存在一些瓶頸，包括：燃料電池造價(jià)偏高；起動(dòng)速度尚不及內(nèi)燃機(jī)引擎；氫化合物燃料均需經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化器、一氧化碳氧化器處理產(chǎn)生純氫氣后，方可供現(xiàn)今的燃料電池利用，這些設(shè)備亦增加燃料電池系統(tǒng)之投資額；目前的氫氣儲(chǔ)存技術(shù)需消耗大量的電能，尚需改進(jìn)。4.2燃?xì)獍l(fā)電聯(lián)供技術(shù)各種燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)電的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的余熱，這些余熱包含了燃料相當(dāng)大一部分能量，極具利用價(jià)值。特別是燃?xì)廨啓C(jī)，其排出的氣體溫度往往高達(dá)數(shù)百攝氏度，這些高溫氣體可以用于發(fā)電、供熱以及制冷。4.2.1燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)以燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)為前置循環(huán)、以蒸汽輪機(jī)循環(huán)為后置循環(huán)所組成的一個(gè)整體的熱力循環(huán)，統(tǒng)稱為“燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)”，簡(jiǎn)稱為“聯(lián)合循環(huán)”。聯(lián)合循環(huán)能夠合理地梯級(jí)利用能源，具有提高機(jī)組效率、同時(shí)增大其功率的功能，它是當(dāng)今能源利用方式中比較先進(jìn)的技術(shù)。循環(huán)發(fā)電機(jī)組的工作原理是：經(jīng)過(guò)加熱后的燃?xì)膺M(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室，與壓氣機(jī)壓入的高壓空氣混合燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣流推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)做功。從燃?xì)廨啓C(jī)排出的氣體溫度高達(dá)600攝氏度，進(jìn)入余熱鍋爐將水加熱成高溫高壓蒸汽，高溫高壓蒸汽推動(dòng)蒸汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功。燃?xì)廨啓C(jī)和蒸汽輪機(jī)同時(shí)旋轉(zhuǎn)將內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相互連接同軸旋轉(zhuǎn)的，稱為單軸系統(tǒng)；燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)、蒸汽輪機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)，各自一個(gè)軸系，稱為多軸系統(tǒng)。對(duì)于30萬(wàn)千瓦以上的大型聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，一般采用單軸系統(tǒng)，其原理圖如圖4.2-1所示：圖4.2-1單軸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組原理圖20萬(wàn)千瓦以下的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組一般采用多軸系統(tǒng)。在分布式燃?xì)獍l(fā)電中，小型燃?xì)廨啓C(jī)和小型蒸汽輪機(jī)組成的循環(huán)發(fā)電機(jī)組一般都是采用多軸系統(tǒng)。其原理圖如圖4.2-2所示：圖4.2-2多軸聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組原理圖聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組與傳統(tǒng)的蒸汽輪發(fā)電機(jī)組相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：①有較高的熱效率：聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率可以達(dá)到45%~50%，一些大型機(jī)組甚至可以超過(guò)55％。在同等功率條件下效率要比蒸汽輪發(fā)電機(jī)組高出15%以上。②環(huán)保性能好，對(duì)環(huán)境的污染少：聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組CO、NOx排放少，沒(méi)有灰渣、無(wú)需灰渣排放。③投資?。耗壳懊壳叩耐顿Y費(fèi)用僅為蒸汽輪發(fā)電機(jī)組的一半左右。④建設(shè)周期短：可以分階段建設(shè)，首先建設(shè)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，再建聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，從而使資金利用最大效率化。⑤占地少、用水少：占地面積小，適合在城市里建設(shè)，用水量一般僅常規(guī)蒸汽輪發(fā)電機(jī)組的三分之一左右。⑥運(yùn)行方式靈活：大型機(jī)組可用于調(diào)峰運(yùn)行；小型機(jī)組應(yīng)用于分布式發(fā)電時(shí)，可作為孤網(wǎng)運(yùn)行的主電源，運(yùn)行可靠，供電質(zhì)量高。4.2.2冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)三聯(lián)供系統(tǒng)基本原理及分類冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的熱電聯(lián)產(chǎn)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是一種根據(jù)能量品位進(jìn)行梯級(jí)利用的綜合產(chǎn)、用能的先進(jìn)的分布式能源系統(tǒng)。系統(tǒng)安裝于最終用戶端附近，首先利用一次能源驅(qū)動(dòng)各種發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，再通過(guò)各種余熱利用設(shè)備（吸收式制冷機(jī)、吸附式制冷機(jī)、余熱鍋爐、干燥除濕設(shè)備、換熱器等）對(duì)余熱進(jìn)行回收利用，同時(shí)向用戶提供電力、制冷、采暖、生活熱水等，綜合用能效率可達(dá)90%以上。冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)能源的梯級(jí)利用原理如圖4.2-3所示。圖4.2-3三聯(lián)供系統(tǒng)能源梯級(jí)利用原理圖冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)省能源，與常規(guī)供能相比節(jié)能率超過(guò)30%；排放量小、低碳環(huán)保；經(jīng)濟(jì)性好，由于系統(tǒng)靠近用戶端，減少冷熱電的輸送損失及管網(wǎng)不平衡損失，提高用能的利用效率，目前天然氣三聯(lián)供系統(tǒng)一般7～10年左右即可收回投資；燃?xì)馊?lián)供系統(tǒng)可以有效地緩解天然氣冬夏季峰谷差，提高燃?xì)庠O(shè)施的利用效率，同時(shí)減少電力設(shè)備的峰值裝機(jī)容量。按照供應(yīng)范圍三聯(lián)供系統(tǒng)可以分為區(qū)域型和樓宇型兩種：區(qū)域型系統(tǒng)主要是針對(duì)各種工業(yè)、商業(yè)或科技園區(qū)等較大的區(qū)域，設(shè)備一般采用容量較大的機(jī)組，還要考慮冷熱電供應(yīng)的外網(wǎng)設(shè)備，往往是需要建設(shè)獨(dú)立的能源供應(yīng)中心；樓宇型系統(tǒng)主要是針對(duì)具有特定功能的建筑物，如寫字樓、商廈、醫(yī)院及某些綜合性建筑所建設(shè)的冷熱電供應(yīng)系統(tǒng)，一般僅需容量較小的機(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)。三聯(lián)供系統(tǒng)組成冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的組成如圖4.2-4所示：圖4.2-4冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)組成示意圖該系統(tǒng)最核心的兩個(gè)設(shè)備是：熱電轉(zhuǎn)換裝置和熱冷轉(zhuǎn)換裝置。熱電轉(zhuǎn)換裝置包括前述的小型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組、微型燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組、燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組、斯特林機(jī)發(fā)電機(jī)組、小型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組以及燃料電池；熱冷轉(zhuǎn)換裝置包括吸收式制冷機(jī)和吸附式制冷機(jī)。吸收式制冷機(jī)用于冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的吸收式制冷機(jī)常用的吸收劑為溴化鋰、制冷劑為水。其制冷原理如圖4.2-5所示：圖4.2-5吸收式制冷原理圖圖中發(fā)生器中的溴化鋰水溶液加熱產(chǎn)生高壓高溫制冷劑（水蒸氣），制冷劑進(jìn)入冷凝器凝結(jié)為水，冷劑水通過(guò)節(jié)流閥流入蒸發(fā)器，溫度和壓力降低，低溫低壓液體在蒸發(fā)器內(nèi)汽化變?yōu)樗魵獠⑽諢崃?，產(chǎn)生制冷效應(yīng)；同時(shí)，發(fā)生器中的溴化鋰水溶液由于水的蒸發(fā)變?yōu)殇寤嚌馊芤?，該溶液通過(guò)節(jié)流閥流入低壓的吸收器，吸收由蒸發(fā)器產(chǎn)生的水蒸氣，形成溴化鋰稀溶液，用泵將稀溶液輸送至發(fā)生器，重新加熱，又形成濃溶液，由此完成溴化鋰水溶液的循環(huán)。吸收式制冷機(jī)通過(guò)消耗熱能將液體蒸發(fā)來(lái)持續(xù)不斷的制冷，其特點(diǎn)是：可以利用各種熱能（蒸氣、廢熱、余熱、燃油、燃?xì)獾龋?qū)動(dòng)；可以大量節(jié)約用電；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件少，安全可靠；對(duì)環(huán)境和大氣臭氧層無(wú)害。溴化鋰吸收式制冷機(jī)一般只能制取0攝氏度以上的冷水，因而多用于空調(diào)系統(tǒng)；它還可以作為熱泵，回收廢熱水的熱量，制取高溫水，用于采暖等場(chǎng)合。根據(jù)熱能來(lái)源的不同，溴化鋰吸收式制冷機(jī)可分為熱水型、蒸汽型、煙氣型、補(bǔ)燃型、直燃型等。吸附式制冷機(jī)吸附式制冷機(jī)的制冷原理是：一定的固體吸附劑對(duì)某種制冷劑氣體具有吸附作用。吸附能力隨吸附溫度的不同而不同。周期性地冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解析。解析時(shí)，釋放出制冷劑氣體，并使之凝為液體；吸附時(shí)，制冷級(jí)液體蒸發(fā)，產(chǎn)生制冷作用。以常見的沸石-水吸附對(duì)為例。沸石是一種鋁硅酸鹽礦物，它能夠吸附水蒸氣，且吸附能力的變化對(duì)溫度特別敏感。因而它們是較理想的吸附制冷工質(zhì)對(duì)之一。圖4.2-6示出一個(gè)利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的沸石-水吸附制冷系統(tǒng)原理：圖4.2-6太陽(yáng)能吸附式制冷原理該系統(tǒng)包括吸附床、冷凝器和蒸發(fā)器，用管道連接成一個(gè)封閉的系統(tǒng)。吸附床是充裝了吸附劑（沸石）的金屬盒；制冷劑液體（水）貯集在蒸發(fā)器中。白天，吸附床受到日照加熱，沸石溫度升高，產(chǎn)生解吸作用。從沸石中脫附出水蒸氣，系統(tǒng)內(nèi)的水蒸氣壓力上升，達(dá)到與環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力時(shí)，水蒸氣在冷凝器（肋片）中凝結(jié)，同時(shí)放出潛熱，凝水貯存在蒸發(fā)器中。夜間，吸附床冷下來(lái)，沸石溫度逐漸降低，它吸附水蒸氣的能力逐步提高，造成系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力降低，同時(shí)，蒸發(fā)器中的水不斷蒸發(fā)出來(lái)，用以補(bǔ)充沸石對(duì)水蒸氣的吸附。蒸發(fā)過(guò)程吸熱，達(dá)到制冷的目的。如果采用其它熱源，只要保證能夠交替地加熱和冷卻吸附床，使沸石周期性地解析和吸附，同樣能達(dá)到制冷的目的。吸附式制冷屬于間歇制冷，吸附器處于吸附過(guò)程中產(chǎn)生冷效應(yīng)，吸附結(jié)束后必須有一個(gè)解析過(guò)程使吸附劑狀態(tài)還原，這時(shí)將停止制冷。為了連續(xù)制冷，可以采用兩個(gè)吸附器或多個(gè)吸附器。吸附式制冷系統(tǒng)與吸收式制冷系統(tǒng)相比較，其適用的熱源溫區(qū)范圍較大，沒(méi)有制冷劑的結(jié)晶和腐蝕問(wèn)題，可用于空調(diào)、制冰以及熱泵等一些余熱可資利用場(chǎng)合。但是吸附式制冷的出力較小，循環(huán)周期較長(zhǎng)，實(shí)用化受到了一定的限制。因此，目前在冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)中，一般采用吸收式制冷機(jī)，其技術(shù)更加成熟、可靠。三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用不同發(fā)動(dòng)機(jī)的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)略有不同：小型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)小型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)一般有兩種形式，一種采用余熱鍋爐，適用于2兆瓦以上機(jī)組；另一種直接利用燃?xì)廨啓C(jī)排出的煙氣，適用于2兆瓦以下的機(jī)組。兩種形式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4.2-7和圖4.2-8所示。圖4.2-7采用余熱鍋爐的小型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4.2-8排氣直燃式小型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖小型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)其余熱回收形態(tài)一般為400-650℃煙氣。微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)非常適合安裝于樓宇場(chǎng)合，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4.2-9所示。圖4.2-9微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖微型燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)其余熱回收形態(tài)一般為250-650℃煙氣。燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)小型燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)適用于5兆瓦以上機(jī)組，能夠?yàn)檩^大的區(qū)域提供制冷和供熱，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4.2-10所示。圖4.2-10聯(lián)合循系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)機(jī)組功率一般在5兆瓦以下，結(jié)構(gòu)形式較多，主要的有三種結(jié)構(gòu)形式：余熱鍋爐型、排氣補(bǔ)燃型、排氣換熱型，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4.2-11、圖4.2-12、圖4.2-13所示。圖4.2-11采用余熱鍋爐的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4.2-12排氣補(bǔ)燃式燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖4.2-13排氣換熱式燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)其余熱回收形態(tài)包括400-600℃煙氣以及80-100℃套缸水。燃?xì)馔馊紮C(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)斯特林機(jī)的功率一般較小，一般采用熱電聯(lián)供型式，制冷由直燃機(jī)單獨(dú)完成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4.2-14所示。圖4.2-14斯特林機(jī)驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖未來(lái)隨著小型余熱型固體吸附式制冷技術(shù)的成熟，斯特林機(jī)與吸附式制冷機(jī)的組合在三聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)用值得期待。燃料電池驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)燃料電池驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4.2-15所示：圖4.2-15燃料電池驅(qū)動(dòng)的三聯(lián)供系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以高溫熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）為例，其排氣溫度為650℃，燃料電池的高溫排氣經(jīng)過(guò)吸收式制冷機(jī)組放出熱量，溫度降為300℃，再通入換熱器中預(yù)熱鍋爐給水，使得鍋爐給水溫度由25℃升至100℃。換熱器排氣溫度約為150℃，用于供熱。系統(tǒng)發(fā)電效率超過(guò)40%，余熱回收效率約為45%，總效率超過(guò)85%。上述6種三聯(lián)供系統(tǒng)是目前最常見的三聯(lián)供技術(shù)：燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間短,當(dāng)遇到緊急情況時(shí)能夠迅速啟動(dòng),保證能源的正常供應(yīng),同時(shí)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)相比具有更好的部分負(fù)荷特性,其余熱利用效率隨著負(fù)荷率的降低有上升趨勢(shì)，是非常優(yōu)秀的三聯(lián)供系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)；燃?xì)廨啓C(jī)的NOx排放量很小,比內(nèi)燃機(jī)具有更好的環(huán)境效益，但是發(fā)電效率不如內(nèi)燃機(jī),適用于城市商業(yè)、辦公等對(duì)環(huán)境要求高，空間緊張的區(qū)域；斯特林機(jī)高效、低噪聲、低污染，但出力較低、工藝復(fù)雜、成本較高，實(shí)用性有待進(jìn)一步提高；燃料電池環(huán)境效益最好,但是由于相同功率的燃料電池造價(jià)是普通內(nèi)燃機(jī)的5倍,它的應(yīng)用目前受到很大限制。三聯(lián)供系統(tǒng)的并網(wǎng)根據(jù)《燃?xì)饫錈犭娙?lián)供工程技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，燃?xì)饫錈犭娙?lián)供是“以熱定電”為設(shè)計(jì)原則,采用“聯(lián)網(wǎng)不上網(wǎng)”的并網(wǎng)方式。冷熱電三聯(lián)供電站發(fā)電量?jī)H占規(guī)劃電負(fù)荷容量的1/3~1/2為宜,供電負(fù)荷容量不足部分由外網(wǎng)供給。因此，電站的系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線采取“逆功率保護(hù)”措施和分別計(jì)量電量的方式，確保聯(lián)供電站只受電，不向系統(tǒng)送電的原則。三聯(lián)供系統(tǒng)的適合用戶①政府機(jī)關(guān)和事業(yè)單位建筑物等設(shè)施；②文化體育、醫(yī)療、教育、交通樞紐等公共建筑或設(shè)施；③商場(chǎng)、賓館、寫字樓等商業(yè)設(shè)施；④工農(nóng)業(yè)企業(yè)、工業(yè)園區(qū)、經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)；⑤生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生可利用余熱的企業(yè)。5.分布式燃?xì)獍l(fā)電的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況5.1天然氣發(fā)電的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)目前世界范圍內(nèi)燃?xì)獍l(fā)電的絕大部分燃料來(lái)源是天然氣（包括管道天然氣和液化天然氣)，從上世紀(jì)90開始，天然氣發(fā)電得到了迅猛的發(fā)展。1970至2001年間，全世界天然氣發(fā)電量的年均增長(zhǎng)率為6.9%。天然氣發(fā)電在總發(fā)電量中所占份額從1973年的12.1%增加到了2002年的19.1%。預(yù)計(jì)未來(lái)20年天然氣發(fā)電將繼續(xù)增加，美國(guó)能源信息署預(yù)測(cè)，2025年世界天然氣發(fā)電量將比2001年增加一倍，發(fā)電用天然氣的年均增長(zhǎng)率為3.3%。國(guó)際能源署（IEA）預(yù)測(cè)世界天然氣消費(fèi)將從2002年的2.6萬(wàn)億立方米增加到2030年的4.9萬(wàn)億立方米，發(fā)電用氣在天然氣消費(fèi)增加量中占到59%，發(fā)電用氣的年均增長(zhǎng)率是2.3%。①國(guó)外天然氣發(fā)電現(xiàn)狀以2001年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)的天然氣發(fā)電量占電力生產(chǎn)總量的16.5%；俄羅斯作為天然氣生產(chǎn)大國(guó)，發(fā)電燃料結(jié)構(gòu)中，天然氣的比例占了60%以上；卡塔爾、馬來(lái)西亞等國(guó)天然氣資源非常豐富，而煤炭和水力資源匱乏，天然氣發(fā)電占電力生產(chǎn)總量的70%以上；阿根廷、荷蘭等國(guó)天然氣發(fā)電的比例在40%~60%；天然氣發(fā)電占電力生產(chǎn)總量20%~40%的典型國(guó)家有英國(guó)、日本、意大利等國(guó)；天然氣發(fā)電占電力生產(chǎn)總量10%~20%的典型國(guó)家有韓國(guó)、匈牙利等國(guó)?？梢钥闯觯瑖?guó)外西方發(fā)達(dá)國(guó)家和天然氣資源豐富的國(guó)家，天然氣發(fā)電所占比例都較高。②國(guó)內(nèi)天然氣發(fā)電現(xiàn)狀以2010年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的電力結(jié)構(gòu)中，火電發(fā)電占71%（煤電68%，燃?xì)獍l(fā)電2.8%），水電23%，風(fēng)電3%，核電1%，剩下少量其它新能源與再生能源發(fā)電?？梢娢覈?guó)天然氣發(fā)電所占比例較低，不到3%，天然氣發(fā)電還在發(fā)展階段。2000年之前，天然氣發(fā)電主要應(yīng)用在靠近天然氣源頭的地區(qū)以及依靠進(jìn)口液化天然的廣東、福建地區(qū)，發(fā)電容量小，投資規(guī)模不大，也沒(méi)有形成一定的商業(yè)運(yùn)作模式。2002年以后，隨著西氣東輸工程的實(shí)施，天然氣發(fā)電量迅速增加，按規(guī)劃，西氣東輸?shù)奶烊粴?0%，進(jìn)口天然氣的40%用于發(fā)電，預(yù)計(jì)到2020年，天然氣發(fā)電占全國(guó)發(fā)電量比例將會(huì)提高到6.7%。5.2冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀目前分布式燃?xì)獍l(fā)電的主要形式就是冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)。①國(guó)外現(xiàn)狀熱電冷聯(lián)產(chǎn)在國(guó)外的發(fā)展開始于20世紀(jì)70年代的能源危機(jī),最早出現(xiàn)在美國(guó)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，西方發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)規(guī)劃引領(lǐng)、技術(shù)支持、優(yōu)惠政策以及建立合理價(jià)格機(jī)制和統(tǒng)一并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，有效推動(dòng)了三聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展。美國(guó)美國(guó)是熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的積極倡導(dǎo)者。按美國(guó)能源部制訂的總體商用建筑冷熱電聯(lián)供規(guī)劃，2010年,20%的新建商用寫字樓類建筑使用CCHP，5%的現(xiàn)有商用寫字樓類建筑使用CCHP;25%的美國(guó)能源部CHP(熱電聯(lián)產(chǎn))項(xiàng)目使用CCHP。到2020年,將要有50%的新建商用寫字樓建筑使用CCHP，15%的現(xiàn)有商用寫字樓類建筑采用CCHP。美國(guó)已有6000多座分布式能源站，占總裝機(jī)容量7.8%，以天然氣熱電聯(lián)供和冷熱電聯(lián)供為主,到2020年，三聯(lián)供系統(tǒng)裝機(jī)容量將占到總裝機(jī)容量的29%。歐洲在歐洲,熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展也日益受到重視,特別是在20世紀(jì)80年代后,發(fā)展比較迅速。特別是丹麥，從90年代開始新建電廠全部為熱電/冷熱電聯(lián)產(chǎn)，到2000年時(shí)包括丹麥、芬蘭和荷蘭等國(guó)冷熱電三聯(lián)供的發(fā)電量都已超過(guò)該國(guó)總發(fā)電量的50%,澳大利亞、德國(guó)、葡萄牙和意大利等國(guó)冷熱電三聯(lián)供也都有較大的比例。在當(dāng)前的能源市場(chǎng)上，冷熱電三聯(lián)供電力供應(yīng)占整個(gè)歐洲電力生產(chǎn)的20%左右。歐洲各國(guó)都建立了許多冷熱電三聯(lián)供廠，規(guī)模從幾千瓦到500兆瓦不等，從個(gè)體建筑物到大規(guī)模的地區(qū)供熱方案都有冷熱電三聯(lián)供的應(yīng)用。日本日本熱電聯(lián)產(chǎn)相關(guān)法令有：《供熱法》、《城市規(guī)劃法》、《防止公害法》和關(guān)于推動(dòng)熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)等。鼓勵(lì)銀行、財(cái)團(tuán)對(duì)熱、電、冷系統(tǒng)出資、融資，并進(jìn)行減稅或免稅。政府對(duì)熱電項(xiàng)目給予低息貸款年利率3%（一般工業(yè)為6%）和補(bǔ)貼。80年代末，包括修訂《電力事業(yè)法》在內(nèi)的一系列放寬管制的辦法出臺(tái)。1995年底又批準(zhǔn)了新修訂的《電力事業(yè)法》，最重要的變化是允許非公用事業(yè)類的供應(yīng)商對(duì)需求大的用戶售電，而以前通常被電力公司壟斷。目前日本的冷熱電三聯(lián)供應(yīng)用已領(lǐng)先于歐美，截止1999年3月底，日本熱電聯(lián)產(chǎn)的總裝機(jī)數(shù)量是2777臺(tái)，總裝機(jī)容量為4627MW，占各類機(jī)組（電力公司的電廠機(jī)組加上私有發(fā)電設(shè)備）總裝機(jī)容量的2％，其中，民用與商業(yè)部門1654臺(tái)，裝機(jī)容量共882MW，工業(yè)部門1123臺(tái)，裝機(jī)容量共3745MW。而隨后的2000年一年，燃?xì)饫錈犭娙?lián)產(chǎn)項(xiàng)目裝機(jī)容量就達(dá)到478MW。②國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)三聯(lián)供才剛剛起步，應(yīng)用主要在上海和北京這兩個(gè)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地方，其發(fā)展歷程如下：1997年，上海建成2-3個(gè)示范項(xiàng)目；1999年，北京市開始著手進(jìn)行燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)的調(diào)研和工程試點(diǎn)工作；2002年，北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)課題立項(xiàng)《樓宇型天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用研究與示范》；2004年，上海市發(fā)改委等五委、局頒布《關(guān)于本市鼓勵(lì)發(fā)展燃?xì)饪照{(diào)和分布式供能系統(tǒng)的意見》；2005年，上海市建設(shè)和交通委員會(huì)頒布《分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》（試行版）；2006年，建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)《燃?xì)饫錈犭娐?lián)供工程技術(shù)規(guī)程》；2007年，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《天然氣利