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于海滨:分布式热电冷三联供系统

2011-08-23 13:22:27 中国能源网

中国能源网(8月23日 青岛)由中国能源网携手中国企业投资协会、中国电机工程学会、中国资源综合利用协会、中国城市燃气协会、中国沼气学会、中国可再生能源学举办的以“关注改革 倡导节能 推动分布式能源快速发展”为主题的“2011中国分布式能源国际研讨会暨展览会”8月23日在青岛隆重开幕。

在23日下午进行的“区域分布式供能系统构建及技术解决方案”分论坛中,胜动集团于海滨发表了题为“分布式热电冷三联供系统”的精彩演讲。

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以下为发言实录:

先介绍下胜动集团。胜动集团是中石化改制企业,2004年整体改制成立,主要从事以燃气发电为主导的各种节能减排产业,现有员工2400多人,2010年经营总值25亿元。近几年在节能减排产业内开展的工作主要有以下几方面:

1、最早研制燃气内燃机,创造多项第一。2、分布式燃气发电关键技术创新者。拥有76项专利,其中8项发明专利;细水雾输送低浓度瓦斯发电填补世界空白;率先提出瓦斯“零排放”概念并提供全套解决方案;提供沼气、生物质气、垃圾填埋气等行业国际先进水平的气体成套利用方案。3、新兴能源产业成套技术提供商。发电设备的研发生产销售;发电站设计安装建造总包;发电工程项目的运营服务。

4、国家相关标准制定者。《AQ 1074-2009 煤矿瓦斯输送管道干式阻火器通用技术条件》;《AQ 1075-2009 煤矿低浓度瓦斯往复式内燃机驱动的交流发电机组通用技术条件》;《AQ 1077-2009 煤矿瓦斯往复式内燃机发电站安全要求》;《AQ 1078-2009 煤矿低浓度瓦斯与细水雾混合安全输送装置技术规范》。5、分布式能源应用专家。环保型创新研发基地,让分散的能源发挥集束效应,让瓦斯、秸秆、城市垃圾、污水、畜禽养殖废弃物等化作光源和能源,凭借自身的实力、能力挖掘社会资源潜力,依靠自身的品质、品格,提升企业发展品位。

6、国内外市场开发的领先者。全国除西藏外所有省市;出口世界30多个国家;综合市场占有率80%;建设新能源项目600多个;总装机容量150万千瓦;年燃气能源发电70亿度;减排二氧化碳约9000万吨。

热电联供国内发展现状。欧美各国从政策上大力支持热电冷联产系统。如从法律上解决分布式热电上网的问题、减免各项税收、给予相关补贴等等。这些措施有力的推动了热电联产的迅速发展。目前美国已经有6000多座分布式能源站,美国政府计划到2020年,有一半以上的新建办公或商用建筑采用和15%的现有建筑改用分布式热电冷三联供。日本2007年DES/CCHP总装机容量已达9.2GW,44%用天然气。英国分布式能源站目前已达1000多个,节约能源20%以上;荷兰一公司经营着1000多个分布式能源站,法国仅Dalkia公司就经营着200多个分布式能源项目,这些国家的能源利用效率高达50%以上,而中国目前仅为36.8%。

随着我国能源环境的紧张形势,相关部门加大了促进冷热电联产事业发展的力度。特别是随着我国大力开发和引进天然气资源战略的实施,以天然气为燃料、以分布式为特征的冷热电联产事业在我国出现了极好的发展前景。但目前国内的三联供示范项目仍然很少,且由于设计不合理、采用进口设备造价和运行费用高、不能并网等原因,没有真正起到示范性的作用。国家发展改革委员会在《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》中提出:到2020年,全国热电联产总装机容量将达到2亿千瓦,其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量都约为1亿千瓦。

分布式冷热电三联供(Compound Cooling Heating and Power)系统有两层含义:一是分布式或分散式,其关键在于电力的“现场产生、现场使用”,从而可以大幅度减少电网输配系统的投资和运营费用,以及电力输配损失。二是热电冷联供,即通过一种能源的输入同时满足用户热、电、冷多种能量形式的需求,以能源的按级匹配、逐级利用实现能源利用效率的最大化。燃气热电冷三联供是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行,产生的电力满足用户的电力需求,系统排出的废热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者余热直燃机等)向用户供热、供冷。

热电冷三联供系统按照供应范围热电冷三联供可以分为区域型(DCHP)和楼宇型(BCHP)两种。区域型系统针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域,设备一般采用容量较大的机组,还要考虑冷热电供应的外网设备,往往是需要建设独立的能源供应中心。
楼宇型系统针对具有特定功能的建筑物,如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统,一般仅需容量较小的机组,机房往往布置在建筑物内部,不需考虑外网建设。

系统主要由燃料供应单元、燃气内燃机、发电机、溴化锂直燃机、电力分配单元、终端和中控系统组成。

燃气发动机是三联供系统的核心,在电力负荷200-5000kW功率段,燃气内燃机是最优的动力源,其具有功率范围合适,发电效率高,启动时间短,造价相对较低等优势。电力的应用包括独立负荷、挂网运行和网上售电三种模式。[page]

余热利用系统选取溴化锂冷暖一体机,包括三个独立的发生器,低温发生器的温度在85℃,充分利用内燃机的缸套高温冷却水,烟气发生器直接利用内燃机550℃的烟气,另外设置一个补燃器,用于平衡系统冷热负荷。

系统主要由燃料供应单元、燃气内燃机、发电机、溴化锂直燃机、电力分配单元、终端和中控系统组成。

联供系统可以匹配地源(污水源)热泵。消耗发电机组发电量,调节电力平衡;当天然气停气时,地源(污水源)热泵可以应急供暖制冷;电价处于谷价时发电机组可以停机,只运行热泵。

中控系统动态的分析系统电力、冷能、热能以及各种能源的峰谷价格等因素,实时的调整系统的运行模式,保证系统可靠运行的基础上实现合理的能源匹配和最高的经济收益。

我国大部分地区冬季需要采暖,夏季需要制冷。大量的空调用电使得夏季电负荷远远超过冬季,一方面给电网带来巨大的压力,另一方面造成除夏季外发电设施大量闲置,发电设备和输配设施利用率降低。

天然气使用的高峰则出现在冬季。目前50%以上的天然气消费量用于冬季采暖,而夏季天然气最大日使用量仅为冬季约1/9,造成夏季天然气管网的利用率极低,还需要设法储存。

采用燃气三联供系统,夏季燃烧天然气制冷,增加夏季的天然气使用量,减少夏季电空调的电负荷,同时系统的自发电也可以降低大电网的供电压力。

胜动集团办公大楼主楼5层,包括礼堂总面积为6000平方米,5个生产车间合计7800平方米,夏季仅为办公楼制冷,白天冷负荷为35万kcal,晚间为10万kcal,冬季为办公楼、生产车间一并供暖,热负荷白天60万kcal,夜间50万kcal。配置1台400kW天然气发电机组和1台33万kcal余热型溴化锂单冷机,冬季配置余热锅炉供暖。

从收益分析表可以看出,此项目的总投资相比常规系统提高了330万元左右,但每年可节约成本81万左右,增加投资部分的静态投资回收期4年。如果按照用能的投入计算,投资三联供系统和传统的冷热能源供应系统,在前3年传统模式基础投资少较为节约,4年时两种模式费用基本相当,此后三联供系统运行费用低的优势则充分体现出来,按照系统设计使用寿命15年计算,项目寿命期中,三联供系统共计可节省能源投入费用885万元,实现了节约能源、保护环境等社会效益的同时,经济效益十分显著。

世界范围的能源供应越来越趋于紧张,万元GDP能耗指标是国际社会评价各国发展的重要指标,国家政府对能源利用效率的重视程度大幅提高,分布式能源以其就近利用,一次能源利用率高的特点,已经被列为国家节能减排的主要发展方向和推广产业。

国内天然气供应能力增强,可确保全年足额供应。俄罗斯从新疆和黑龙江两条输气管线进入中国北部管网,西气东输二线进入北京,北京2020年供气能力达到280亿m³/年。上海将形成东气、西气、进口LNG、川气、西气二线五大天然气供应格局,到2015年供应能力比现在提高3倍。广州、深圳、重庆等大部分一线城市天然气的供应能力的增长均超过了需求量的增长,未来一定时期天然气原料不再是推广冷热电三联供瓶颈。

经过示范项目多年的运行和完善,系统的匹配技术和国产设备的性能等方面已经有了本质性的提高,烟气余热直接利用型溴化锂机组,在同等发电功率时制冷能力提升了一倍,发动机高温冷却水利用制冷,增加补燃系统后可以更方便的调节负荷匹配问题。燃气发电机组和溴化锂制冷机国产技术已经能够满足系统应用要求,总的利用效率与国际技术接近,总成本仅为进口系统的60%左右,使项目经济效益优势显现出来。

 




责任编辑: 中国能源网

标签: 于海滨 分布式 热电

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