分布式能源冷熱電聯供集成技術概述
一、概述
常規模式冷、熱、電的供應由大型電廠通過燃煤實現,目前我國發電量的供電標煤消耗為326g/kWh,供電效率39%。電能通過高壓線路遠距離輸送至各用能建筑,建筑內夏季冷需求通過電制冷機制冷,冬天通過鍋爐采暖。遠距離電力輸送浪費嚴重電能損失超過總發電量的6%,極大影響電廠總的發電效率。熱電冷三聯產系統可以實現現有冷、熱、電供應模式的改變,其綜合能效可達到甚至超過75%。該技術在不同應用領域其配置有所不同,配置方案主要取決于當地的能源需求結構,而主要設備無論那種模式都包括原動、制冷及供熱等裝置。目前應用該技術可實現節能量9萬tce/a,CO2減排約24萬t/a。
二、技術內容
1.技術原理
用能建筑就近建設能源站,采用一次能源天燃氣作為主要能源發電,發電機產生的尾氣用來制冷與采暖,能源梯級利用,能源利用率可高達85%。同時直接在需能單位就近建設,避免輸送浪費。
2.關鍵技術
(1)溴化鋰吸收式余熱設備:遠大自主研發可應用于冷熱電聯供系統的余熱設備,利用發電機尾氣或余熱,進行制冷或制熱或提供衛生熱水,一機三用,共計擁有50余項吸收式技術專利,穩定可靠。
(2)多能源組合模式:遠大針對冷熱電聯供系統的特點,開發出了熱水制冷機組、蒸汽制冷機組、煙氣制冷制熱機組、混合能源型制冷制熱機組,與各類發電機組無縫對接。
(3)精確冷熱電配比:遠大通過多年項目經驗,總結出冷熱電設計項目規范,自主開發了冷熱電配比軟件,針對不同用戶采用軟件精確分析冷、熱、電需求,并根據需求設計最節能環保的冷熱電系統。遠大設計的冷熱電系統已經在多個項目上得到驗證。
(4)冷熱電自動控制系統:遠大通過多個項目的運營管理經驗,自主研發,開發了冷熱電自動化控制系統與能耗監測系統,實現對各個設備自動控制,實時監測設備能耗,繪出能流圖,通過軟件分析能耗情況,自動調整運行策略,保障經濟運行。
3.工藝流程
工藝流程見圖1所示。
圖1 工藝流程圖
三、主要技術指標
年平均標煤節能量:12.86kg/m2;
年平均CO2減排量:37.7kg/m2;
年綜合能源利用率:70%以上。
傳統用能的能耗及碳排放現在,根據國家統計數據:每kWh發電量的供電標煤消耗325g,供電效率38%。
制冷:電制冷機的能耗,根據運行COP值折算成每kWh冷量消耗的相應電量,并換算成對應的標煤消耗,社會平均電制冷機運行COP為4.5。鍋爐的能耗:根據全國平均水平的燃氣鍋爐效率,社會平均鍋爐效率為85%。
四、技術鑒定、獲獎情況及應用現狀
該技術于2013年被評為北京市高新技術成果轉化項目,并獲得多項專利。該技術在美國、歐洲、日本等許多國家被廣泛的推廣應用。而在我國從上個世紀開始探索并應用,目前在北京、上海、江蘇等地應用較為普遍。
五、典型應用案例
典型案例1
案例應用單位:航天五院1期
技術提供單位:遠大能源利用管理有限公司
建設規模:航天五院總面積70余萬平米,1期面積17.6萬平米,機房配置2臺1160kW發電機組,1臺800萬大卡余熱機組,1臺800萬大卡燃氣機組,1臺500萬大卡燃氣機組,為整個園區供冷,供熱以及部分電力。建設條件:有較為穩定的冷熱負荷及電負荷;有穩定可靠的天燃氣供應;有相應的場地可供建設。主要技改內容:突破傳統建筑供能模式,直接在建筑附近建設能源站;主要輸入能源只有天燃氣,發電自發自用;利用發電機尾氣余熱制冷采暖利用天燃氣對余熱制冷進行補充,保障系統的穩定性。主要設備:發電機、余熱制冷機組、天燃氣制冷機組、水泵若干、散熱設備若干。節能技改投資額對比傳統模式,增加投資1516萬元。建設期1年,年節能量1302噸標煤/年,節能經濟效益130萬/年,投資回收期11年。
典型案例2
案例應用單位:黃花機場
技術提供單位:遠大能源利用管理有限公司
建設規模:黃花機場總面積15.4萬平方米,機房配置2臺1163發電機,1臺余熱機組。建設條件:有較為穩定的冷熱負荷及電負荷;有穩定可靠的天燃氣供應;有相應的場地可供建設。主要技改內容:突破傳統建筑供能模式,直接在建筑附近建設能源站;主要輸入能源只有天燃氣,發電自發自用;利用發電機尾氣余熱制冷采暖;利用天燃氣對余熱制冷進行補充,保障系統的穩定性。主要設備:發電機、余熱制冷機組、天燃氣制冷機組、水泵若干、散熱設備若干。節能技改投資額8200萬元。建設期1年,年節能量3300噸標煤/年,節能經濟效益1020萬/年,投資回收期10.5年。
六、推廣前景及節能減排潛力
分布式能源作為一種新型的能源利用方式,與傳統電力系統相比具有節省投資、降低損耗、提高系統可靠性、能源種類多樣化、減少污染等諸多優點,在美國、歐洲、日本等許多國家被廣泛的推廣應用。我國從上個世紀開始探索并應用分布式能源,經過多年的經驗積累,分布式能源在我國有了很大的發展。預計未來五年,該技術在行業內的推廣比例可達到10%,,總投入15億元,節能能力90萬tce/a,減排能力238萬tCO2/a。
責任編輯:仁德財
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