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广州大学城将要建设的分布式能源站将采用以澳洲液化天然气为燃料的燃气轮机—蒸汽轮机联合循环热电冷联产技术,但是采用何种形式能源利用技术的效率更高?技术更合理?解决能源合理利用的核心因素是中国热能前辈,中国科学院吴仲华院士早就提出的一个基本原则——“温度对口,梯级利用”。大学城能源需求主要的种类有电力、制冷冰水、60℃生活热水和少量洗衣、消毒用、炊事用的低品位蒸汽。将燃气轮机500℃余热烟气用于生产180
℃蒸汽制冷和供应60℃的生活热水显然温度不对口,肯定会造成浪费。所以,瑷玛斯-群鹰认为华南理工大学华贲教授的建议是合理的,故采用了利用蒸汽轮机冷凝水、余热锅炉后段废热和制冷机冷却水余热的方式供应热水。除此之外,最大限度提高系统的电能和冷能的转换效率。
冷效率法是同济大学龙惟定教授最早提出的,是一个对热电冷三联产效率的综合评价方法,它强调对火用的利用效率,而不是热的利用效率,使我们摆脱了显然不够合理的热效率比较法。龙惟定教授的方法是:在同等燃料耗量下,无论采取那种能源转换方式,最后折算为冷量,谁产生的冷量越多,谁的效率越高,谁的系统就最优化。这一评价方法尤其对于以制冷为主的项目最为合适。
根据下表比较,以及广州大学城分布式能源站项目的实际需求分析,采用全电式和离心式热电冷三联产的效率比吸收式制冷高10%以上。因此,瑷玛斯-群鹰在大学城项目中建议采用全电式和离心式混合热电冷三联供方式,并配之冰蓄冷及冰电池系统。
冷效率方式比较
| 方式 |
单位 |
蒸汽吸收制冷前置循环热电冷三联产
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蒸汽吸收制冷联合循环热电冷三联产
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蒸汽离心制冷前置循环热电冷三联产
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全电离心制冷联合循环热电冷三联产
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| 燃料当量 |
kW |
100 |
100 |
100 |
100 |
| 发电效率 |
% |
33% |
42% |
33% |
50% |
| 转换电量 |
kW |
33 |
42 |
33 |
50 |
| 电制冷效率 |
COP |
4 |
4 |
4 |
4 |
| 转换冷量 |
kW |
132 |
168 |
132 |
200 |
| 高位余热量 |
kW |
47 |
13 |
47 |
- |
| 转换功当量 |
kW |
- |
- |
18 |
- |
| 制冷效率 |
COP |
1 |
1 |
4 |
- |
| 余热制冷量 |
kW |
47 |
13 |
72 |
- |
| 总制冷量 |
kW |
179 |
181 |
204 |
200 |
瑷玛斯-群鹰将使制冷机组与冰蓄冷(冰电池)技术有机地融合,采用双蒸发器制冷机组可以制冷水也可以制冰,动力源采用电动和蒸汽涡轮混合编组,可以利用多余的电能驱动电动离心机组制冷,也可以利用燃气轮机余热锅炉产生的高压蒸汽作为动力,驱动蒸汽涡轮机离心机组制冷。在系统出现冷电同步超负荷时,还可以通过对余热锅炉补燃获得更多的蒸汽同时驱动蒸汽发电机组和蒸汽轮机离心制冷机组。当然,在其他一些制冷量大而发电量小的项目中,可以考虑采用余热锅炉补燃技术与蒸汽轮机驱动离心机制冷,通过对余热锅炉补燃,增加蒸汽供应量来实现增加制冷量的目的。
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