发展以分布式冷热电联供为核心的第二代城市能源供应系统
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一、冷热电三联供概念:冷热电联产是指使用一种燃料,在发电的同时将产生的余热回收利用,做到能源阶梯级利用;冷热电联供系统一般由动力系统、燃气供应系统、供配电系统、余热利用系统、监控系统等组成。
按燃气原动机的类型不同,分为燃气轮机联供系统和内燃机联供系统。
与传统的击中式供电相比,这种小型化、分布式的供能方式。
可以使能源的综台使用率提高到85%以上。
一般情况可以节约能源成本的30—50%以上;由于使用天然气等清洁能源,降低了二氧化硫、氨氧化物和二氧化碳等温室气体的排放量,从而实现了能源的高效利用与环保的统一,减低了碳排放。
二、冷热电三联供技术优点1、系统整体能源利用效率非常高;2、自行笈电,提高了用电的可靠性;3、减少了电同的投资;4、降低了输配电网的输配电负荷;5、减少了长途输电的输电损失;6、节能环保、经济高效、安全可靠。
三、冷热电联供系统与传统制冷技术的对比优势(1)、使用热力运行,利用了低价的”多余能源”;(2)、吸收式冷水机组内没有移动件,节省了维修成本;(3)、冰水机组运行无噪音;(4)、运行和使用周期成本低;(5)、采用水为冷却介质,没有使用对大气层有害的物质。
四、采用冷热电联供的意义1. 实现能量综合梯级利用,提高能源利用效率具有发电、供热、制冷、能量梯级利用等优势,年平均能量的综合利用率高达80~90%图4.6-2 燃气热能的梯级综合利用流程关系示意图2.集成供能技术,系统运行灵活可靠三联供系统是供冷、供热、供电的技术集成,设备优化配置,集成优化运行,实现既按需供应,又可靠运行。
3.用电用气峰谷负荷互补,利于电网、气网移峰填谷对于电网、气网,负荷峰谷差越小,越有利于系统稳定、安全、节能运行。
五、冷热电联供的使用条件天然气近似为一种清洁能源,燃气冷热电三联供系统为主要的应用形式。
1.应具备的能源供应条件(1)保证天然气供应量,并且供气参数比较稳定;(2)燃气发出的电量,既可自发自用,亦可并入市电网运行,燃气发电停止运行时又可实现市电网供电;(3)市电网供电施行峰谷分时电价;(4)电网供电难以实施时,用户供电、供冷、供热负荷使用规律相似,用电负荷较稳定,发电机可采用孤网运行方式。
分布式能源系统介绍分布式能源没有统一的定义,发展处于探索阶段。
在中国,相关配套政策、技术、设备等都正在逐步出台。
世界分布式能源联盟的定义:分布式能源是分布在用户端的独立的各种产品和技术,包括:1、高效的热电联产系统,功率在3KW—400MW的燃气轮机、蒸汽轮机、内燃机、燃料电池、微型燃气轮机等;2、分布式可再生能源,包括光伏发电系统、小水电、生物能发电以及风力发电。
国家发改委的定义:分布式能源是利用小型设备向用户提供能源供应的新型能源利用方式。
与传统的集中式能源相比,分布式能源接近负荷,不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输送,可大大减少线损,节省输配电建设投资和运行费用;由于兼备发电、供热等多种能源服务功能,分布式能源可以有效的实现能源的梯级利用,达到更高的能源综合利用率。
中国行业标准定义:天然气分布式能源,是指以天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率达到70%以上,并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式,是天然气高效利用的重要方式。
燃气冷热电三联供技术天然气分布式能源就是在用户终端实现冷热电三联供,也叫CCHP(Combined Cooling, Heating&Power),它主要是利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电,对作功后的余热进一步回收,用来制冷、供热和生活热水,就近供应。
特点:1、它将能源系统以小规模(数千瓦至50MW)、模块化、分散式的方式布置在用户附近。
2、可独立地输出冷、热、电三种形式的能源。
天然气利用率高,大气污染物排放少,是一种高效的能源综合利用方式。
3、电原则上以自用为主,并网不上网,并网的目的是调峰和应急。
三联供系统基本原理-----能源的梯级利用楼宇式天然气冷热电三联供技术是一项先进的供能技术,它首先利用天然气燃烧做功产生高品位电能,再将发电设备排放的低品位热能充分用于供热和制冷,实现了能量梯级利用,因而是一种高效的城市能源利用系统,是城市中公共建筑冷热电供应的一种新途径。
国家发展改革委等部门关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见文章属性•【制定机关】国家发展和改革委员会,工业和信息化部,交通运输部,住房和城乡建设部,国家数据局,国家能源局•【公布日期】2024.10.18•【文号】发改能源〔2024〕1537号•【施行日期】2024.10.18•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】新能源正文国家发展改革委等部门关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见发改能源〔2024〕1537号各省、自治区、直辖市、新疆生产建设兵团发展改革委、工业和信息化主管部门、住房城乡建设厅(委、管委、局)、交通运输厅(局、委)、能源局、数据管理部门,国家能源局各派出机构:为全面贯彻党的二十大和二十届二中、三中全会精神,深入落实党中央、国务院关于碳达峰碳中和重大决策部署,促进绿色低碳循环发展经济体系建设,推动形成绿色低碳的生产方式和生活方式,现就大力实施可再生能源替代行动,制定意见如下。
一、总体要求大力实施可再生能源替代,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,贯彻“四个革命、一个合作”能源安全新战略,坚持统筹谋划、安全替代,正确处理传统能源和新能源“破”与“立”的关系,源网荷储一体推进,全面提升可再生能源安全可靠供应能力;供需统筹、有序替代,统筹可再生能源供给与重点领域绿色能源消费,加快推进增量替代,稳步扩大存量替代,稳妥推动可再生能源有序替代传统化石能源;协同融合、多元替代,协同推进可再生能源与工业、交通、建筑、农业农村等领域融合替代,经济高效推进发电、供热、制气、制氢多元发展和替代;科技引领、创新替代,大力推动新技术攻关试点,创新体制机制,加快培育可再生能源替代的新场景、新模式、新业态。
“十四五”重点领域可再生能源替代取得积极进展,2025年全国可再生能源消费量达到11亿吨标煤以上。
“十五五”各领域优先利用可再生能源的生产生活方式基本形成,2030年全国可再生能源消费量达到15亿吨标煤以上,有力支撑实现2030年碳达峰目标。
能源行业能源互联网应用案例第1章能源互联网概述 (3)1.1 能源互联网的定义与发展历程 (3)1.1.1 定义 (3)1.1.2 发展历程 (4)1.2 能源互联网的架构与关键技术 (4)1.2.1 架构 (4)1.2.2 关键技术 (4)第2章能源互联网在国内的应用实践 (5)2.1 国内能源互联网发展现状 (5)2.1.1 政策支持 (5)2.1.2 技术研发与创新 (5)2.1.3 产业发展 (5)2.2 国内典型能源互联网项目案例 (5)2.2.1 项目一:国家能源局示范项目——江苏无锡新能源微电网 (5)2.2.2 项目二:全球首个多能互补集成优化示范项目——青海海南州光伏园区 (5)2.2.3 项目三:全国首个综合能源服务项目——浙江杭州亚运村 (6)2.2.4 项目四:全国首个能源大数据中心——北京城市副中心 (6)2.2.5 项目五:全国首个绿色能源示范县——江西万年县 (6)第3章能源互联网在国际的应用实践 (6)3.1 国际能源互联网发展现状 (6)3.2 国际典型能源互联网项目案例 (6)3.2.1 欧洲超级电网项目 (6)3.2.2 美国西部电网互连项目 (7)3.2.3 亚洲超级电网项目 (7)3.2.4 非洲可再生能源互联项目 (7)3.2.5 澳大利亚可再生能源互联项目 (7)第4章分布式能源与能源互联网 (7)4.1 分布式能源概述 (7)4.1.1 分布式能源概念 (7)4.1.2 分布式能源分类 (7)4.1.3 分布式能源发展趋势 (8)4.2 分布式能源在能源互联网中的应用案例 (8)4.2.1 分布式光伏发电系统 (8)4.2.2 分布式风力发电系统 (8)4.2.3 分布式储能系统 (9)4.2.4 分布式冷热电联供系统 (9)4.2.5 分布式充电桩 (9)第5章电力系统与能源互联网 (10)5.1 电力系统在能源互联网中的作用 (10)5.1.1 能源传输与分配 (10)5.1.2 能源转换与存储 (10)5.2 电力系统与能源互联网融合案例 (10)5.2.1 智能电网 (10)5.2.2 电动汽车与电网互动 (11)5.2.3 多能互补微网 (11)第6章智能电网与能源互联网 (11)6.1 智能电网概述 (11)6.2 智能电网在能源互联网中的应用案例 (11)6.2.1 分布式能源接入 (12)6.2.2 智能调度与优化 (12)6.2.3 智能微网 (12)6.2.4 电动汽车与电网互动 (12)6.2.5 能源大数据应用 (12)6.2.6 智能电网安全 (12)第7章储能技术与能源互联网 (12)7.1 储能技术概述 (12)7.1.1 储能技术的分类 (13)7.1.2 储能技术的特点及比较 (13)7.2 储能技术在能源互联网中的应用案例 (13)7.2.1 电池储能系统在分布式能源中的应用 (13)7.2.2 压缩空气储能系统在电力调峰中的应用 (13)7.2.3 抽水蓄能电站与风、光发电的联合调度 (13)7.2.4 超导磁储能系统在电力系统中的应用 (13)7.2.5 电容储能系统在配电网中的应用 (13)第8章新能源接入与能源互联网 (14)8.1 新能源概述 (14)8.2 新能源在能源互联网中的应用案例 (14)8.2.1 太阳能发电接入能源互联网 (14)8.2.2 风能发电接入能源互联网 (14)8.2.3 生物质能发电接入能源互联网 (14)8.2.4 地热能利用与能源互联网 (15)第9章能源大数据与能源互联网 (15)9.1 能源大数据概述 (15)9.2 能源大数据在能源互联网中的应用案例 (15)9.2.1 智能电网领域 (15)9.2.2 智能油气领域 (16)9.2.3 分布式能源领域 (16)9.2.4 智能交通领域 (16)第10章能源互联网的未来发展趋势与挑战 (16)10.1 能源互联网发展前景展望 (16)10.1.1 概述 (16)10.1.2 全球能源互联网发展趋势 (16)10.1.3 我国能源互联网发展布局 (16)10.1.4 能源互联网在能源行业中的应用前景 (16)10.2 能源互联网发展面临的挑战与应对策略 (16)10.2.1 技术挑战 (16)10.2.1.1 能源互联网关键技术突破需求 (16)10.2.1.2 信息安全与数据隐私保护 (16)10.2.2 管理与政策挑战 (17)10.2.2.1 政策法规与市场机制改革 (17)10.2.2.2 产业链整合与协同发展 (17)10.2.3 市场挑战 (17)10.2.3.1 投资与盈利模式摸索 (17)10.2.3.2 市场竞争与合作关系构建 (17)10.2.4 应对策略 (17)10.2.4.1 加强技术创新与研发投入 (17)10.2.4.2 完善政策法规体系 (17)10.2.4.3 建立健全市场机制 (17)10.2.4.4 促进产业链上下游企业合作 (17)10.3 能源互联网创新技术及应用案例展望 (17)10.3.1 分布式能源技术 (17)10.3.1.1 概述 (17)10.3.1.2 应用案例:分布式光伏发电与储能系统 (17)10.3.2 智能电网技术 (17)10.3.2.1 概述 (17)10.3.2.2 应用案例:智能电网在能源互联网中的应用 (17)10.3.3 能源大数据与云计算技术 (17)10.3.3.1 概述 (17)10.3.3.2 应用案例:能源大数据平台建设与运营 (17)10.3.4 区块链技术 (17)10.3.4.1 概述 (17)10.3.4.2 应用案例:区块链在能源交易中的应用 (17)10.3.5 5G通信技术 (17)10.3.5.1 概述 (17)10.3.5.2 应用案例:5G通信技术在能源互联网中的应用 (17)第1章能源互联网概述1.1 能源互联网的定义与发展历程1.1.1 定义能源互联网是一种基于信息通信技术、智能化控制技术与新能源技术的高度融合,以实现能源资源的高效、清洁、安全、可持续利用为目标的新型能源利用系统。
冷热电三联供系统的发展现状和应用综述解鸣;任德财;濮晓宙;俞祥俊;徐俊君【摘要】冷热电三联供系统(CCHP)是分布式能源系统中非常重要的形式之一,因在能耗、经济和环境等方面的显著综合效益,近年受到国内外的广泛关注和应用.本文对冷热电三联供系统的现状、工作原理和性能、发展趋势和前景进行了综述,为我国冷热电三联供技术的发展提供参考.【期刊名称】《制冷》【年(卷),期】2019(038)001【总页数】7页(P63-69)【关键词】CCHP;工作原理;发展现状;应用【作者】解鸣;任德财;濮晓宙;俞祥俊;徐俊君【作者单位】国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093;国网上海市电力公司闸北发电厂, 上海210093【正文语种】中文【中图分类】TU8311 前言能源是影响人类生存和发展进步的关键因素之一,尤其是现阶段化石燃料开采和利用。
然而人们大量开采和使用化石燃料,不仅使化石能源面临紧缺状况,而且对地球环境也造成严重破坏。
因此,在当前能源结构没有发生根本性转变之前,如何提高能源利用率、节约能源和发展新能源等问题,成为现全球能源环境重要的发展趋势。
冷热电三联供系统(Combined Cooling Heating and Power,简称CCHP 系统)通过能量梯级利用,同时向用户提供电能、热能、冷能和生活热水等,有效提高能源的利用效率。
如果采用并网电力能源互补方式,还可增加系统整体的经济收益和利用效率。
因此冷热电三联供的发展和应用符合能源与环境的协调发展大趋势,世界范围内都在不断的探索和深化研究。
2 CCHP系统发展政策与发展历程2.1 国外CCHP系统的发展美国、日本、英国等发达国家是应用CCHP系统较早,且应用经验比较丰富的国家,由于CCHP系统不同于传统的集中供能系统,且一次能源主要是天然气,在节约能源、改善环境和增加电力供应上的综合效益更加明显,因此通过几十年的发展,这些国家的综合能源效率和空气质量均得到了空前的改善。
分布式冷热电多联供系统的经济运行陈云;汤放奇;刘阳升;李仁杰;李绍金【期刊名称】《电力科学与技术学报》【年(卷),期】2013(028)001【摘要】分布式冷热电多联供系统中冷、热、电负荷的变化和平衡具有不同的特性和规律.基于冷、热、电负荷不同平衡要求,在总供能周期内,满足机组运行约束下,以系统各供能单元的联合供能成本最小为目标函数,求解最优供能方案;将分布式供能系统分为联合供能系统、区域供能系统和“配网供电,空调供热”的传统分供系统三类,以南方某大型居民区为应用实例,对比标准煤耗量和供能企业经济性2个指标,比较分析3种供能系统的调度结果;表明:该文提出的联合供能方式能显著提高一次能源利用率,具有良好的社会综合效益.【总页数】7页(P56-62)【作者】陈云;汤放奇;刘阳升;李仁杰;李绍金【作者单位】长沙理工大学智能电网运行与控制湖南省重点实验室,湖南长沙410004;长沙理工大学智能电网运行与控制湖南省重点实验室,湖南长沙 410004;长沙理工大学智能电网运行与控制湖南省重点实验室,湖南长沙 410004;长沙理工大学智能电网运行与控制湖南省重点实验室,湖南长沙 410004;长沙理工大学智能电网运行与控制湖南省重点实验室,湖南长沙 410004【正文语种】中文【中图分类】TM73【相关文献】1.冷热电三联供系统研究(1):分布式能源还是冷热电三联供 [J], 殷平2.新型分布式热电冷三联供系统应用 [J], 李传光3.冷电联供分布式供能系统的经济运行分析 [J], 郭力;王守相;许东;王成山4.面向主动配电网的分布式热电冷联供系统及评价 [J], 王潇;赵玺灵;付林;陈浩;郭鑫源5.燃气热、冷、电联供分布式能源系统前途光明——记燃气热、冷、电联供分布式能源系统技术交流会 [J], 陈讲运因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
区域冷热电联供与分布式能源研究在“十二五”期间,我国经济快速发展,但是就各地新区规划情况而言,采取分布式功能规划,按照我国“十二五”计划所制定的目标,我国显然是无法达到。
新规划区域能源模式作为我国经济发展中的重要组成部分,应用分布式冷热电联供能源系统,能够有效提高能源利用效率。
标签:增量经济;分布式冷热电联供;经济性;能效;碳排放;调峰;规划决策0 前言在“十二五”期间,我国经济必须从原有的区域经济转变为分布式冷热电联供,进而提高能源利用效率。
在对于规划决策制定过程中,应该根据不同地区的实际情况,以经济性、能效以及碳排放指标作为判断标准。
分布式冷热电联供能源系统在实际应用中,能够实现在不同时间内调节电价,保证用户与企业之间的经济效益,进而做到互利双赢。
分布式冷热电联供能源系统区域规划过程中,应该提高能源规划水平,从传统热电联产思维方式中摆脱出来,形成冷热电联供观念,在提高生活冷热供应的同时,有效解决电力负荷等等问题。
1 “十二五”中国经济发展、增量经济空间分布特点在“十二五”期间,我国经济正在处于城市化建设及工业化建设过程中,由于城市内所拥有的人口基数较大,需要有效将城市化、工业化及产业转型有效结合起来,创建综合功能区,现在原有城区周围规划建设的区域较多,我国各地区都以上述方法进行建设,其中就以珠三角城市为案例,该地区所制定的园区就高达100个。
但是对于各地区所建设的新区实际情况而言,大部分新区在规划过程中,主要是对产业结构及空间布局进行规划,而对于能源供应考虑有待继续强化,往往都是根据传统能源供应方式进行设计,造成这种情况的主要原因是由于分布式能源与区域整体规划之间关联较小[1]。
2 新规划区域能源模式创新、提高能效是“十二五”中国经济发展的关键“十二五”期间,我国对于电力行业发展建设进行了详细规划,其中煤电、核电以及可再生能源发电方面都取得了显著成果,能够为社会经济建设提供充足的电能。
其中由于工业增加及建筑物所消耗的电能数量已经主要不再是由传统燃煤热电提供,更多的是通过天然气发电所提供。
第23卷第4期2007年4月建筑科学BUII。
DINGSCIENCEVol。
23.No.4Apr.2007[文章编号]1002—8528(2007)04一o005一04发展以分布式冷热电联供为核心的第二代城市能源供应系统华贵,龚婕(华南理工大学化学与能源研究院强化传热与过程节能教育部重点实验室,广州510640)[摘要】在冷热电联产、集中供热供冷、分散式电源等成熟技术基础上发展起来的分布式冷热电联供能源系统(DES/cCHP)以其高效、经济、环保等优势,在发达国家得到迅猛发展。
在我国面临严峻的能源紧张和环境污染的形势下,建设以DEs,cCHP为核心的第二代城市能源供应系统已成当务之急。
本文从论述“联产”与“联供”的不同人手,分析了我国发展第二代城市能源供应系统的必要性、规模特点、原则和主要类型;探讨了发展第二代城市能源供应系统所需要的适宜环境,提出了技术支持、政策保障、合理规划和市场运作等几个重要的支撑条件。
[关键词]分布式能源;冷热电联供;第二代;城市能源供应系统[中图分类号】TKol+9[文献标识码]ADeVelopingtheSGTESCenteringonDES/CCHP肌,A&n,GDⅣG此(舭研如6矿曲^o,删胁o£‰啦rn以Ewwc0瑚e僦胁妒舭&o£eEd脚£如nMin如打y,鼢e8砌&晰矿^hcHmzG∞耽if妇幻n,Jsc^Doz0,ckm溉fo蒯E聊‘盯E,硒耻eri昭,S0砒饥i船踟觇瑙妙矿‰矗M209y,G∽,劬ou510640,吼iM)[Abstract]Cold,Heat&Power,DistIibutedEnergySystem(DEs,cCHP)isakindofh喑hef6cient,economicalandenvironmentalf矗endlysystem,whichwasdevelopedmpidlyindevelopedcountriesonthebasesofCHP,DCSandDCES.Undertherigorousenergysituation,ourcountryhavetofacethechallengeandgett}lenewandimportantopportunityfordevelopment:tobuiltaseriesofSecondGener8tionTownEnergySystems(SGTES)wjthDES,CCHPast}lecore.Inthispaper,firstly,thedifferencebetween‘CombinedProduce’and‘CombinedSupply’wasdiscussed,andthenthenecessity,sizecharacteristics,principlesandmaintypesofSGTESinChinawereanalyzed,thereasonableenvimnment,techniquesupport,p01icygu眦ntee,reasonablepmgrammingandmarketingopemtionthatneededfortheSG’IESdevel叩mentwereputforward.[Keywords]DEs;ccHP;second;sGTEs引言1.1中国发展面临的能源矛盾历史的因素使中国经济起飞于20~21世纪之交,适逢能源价格第3次飞涨。
表l给出了发达国家人均GDP达到1万美元时的人均能耗数据。
20世纪60年代石油价格不到3美元/桶,90年代末也曾降低到9美元/桶的水平,廉价的能源支持了他们的经济起飞。
2004年中国人均GDP达到了1500美元,人均能耗1.5tec时,石油价格已上涨到50~60[收稿日期]2006.10-3l[修回日期]2006.12—01[基金项目]国家重点基础研究规划项目“高效节能的关键科学问题”(G2删63)[作者简介]华贲(1937.),男,教授[联系方式]cehuaben@scut.edu.cn美元/桶,给中国的经济造成了巨大的负担。
CDP只占世界4%的中国已成为世界第二耗能大国和世界第二大石油进口国。
表1各国人均GDP达到1万美元时的人均能耗到2050年我国人口将达16亿,如果人均能耗达到4tee,总能耗将达64亿tec。
这相当于2004年全世界总耗能的1/31无论是从资源总量还是从环境保护限制的角度,都不可能也不应该采用这种高能耗的发展模式…。
目前中国能耗构成近60%是 万方数据6建筑科学第23卷工业,约25%是建筑,能效仅为33.5%,远低于世界平均水平的42%和先进国家的52%。
这使得人们必须重新审视现有城市能源供应系统存在的问题。
尽可能采用先进科技,在优化一次能源构成的同时,发展第二代城市能源供应系统2GEs,大幅度提高能效、改善环境。
可以设想,到2020年实现GDP翻两番,生活实现小康时的能源利用水平的战略目标应当是:公用建筑和居住建筑单位面积能耗下降50%以上,人均能耗控制在2tec,总建筑能耗不大于10亿tec。
1.2我国城市建筑物终端用能现状分析建筑耗能一直占我国能源消耗第二位。
随着城镇化进程加速和人民生活水平不断提高,人民对居住的舒适性要求日益提高,建筑能源需求还在不断增长。
建设部提出使中国单位建筑能耗在1985年的基础上降低50%~60%的目标可以分解落实到以下几个方面:小区规划>3%,提高单体围护结构的热工性能(包括窗、墙、屋顶材料和设计参数的优化改进等)>25%,利用自然通风>8%,能源系统>15%。
这里的能源系统是指HvAC为主的空调、采暖、热水等建筑物能源供应和终端利用系统。
根据建设部的统计,我国建筑用能各部分所占比例如表2。
表中给出了反映各种终端用能品位的能级系数。
表2我国建筑能耗各部分所占的比例能耗构成采暖通风空调热水供应电气炊事比重/%6515146对应温度,℃采暖18/一10空调25/3540/10能级系数采暖0.0962空调O.03360.034~O.1171.O注:1)“对应温度”指室内温度,环境温度;2)能级系数是以当时的环境温度为基准温度计算的(夏天35℃,冬天一10℃)。
由表2可见,建筑物采暖空调和生活热水用能与工业用能完全不同,不是用于推动过程的进行,而是为人们提供一个舒适的环境,而这个舒适环境的温位是非常接近于室外大气和水体环境的。
换句话说,它们所需求的是非常接近于环境温度的低品位的能量,其能级系数均在0.1左右。
然而,目前我国为建筑物提供能源服务的能量系统的实际情况是:除了北方采暖主要以直接燃煤的小供暖锅炉和“热电联供”发电厂的1MPa蒸汽之外,空调绝大部分用电,热水则是电或燃气,都是能级系数为1.0的高品位能源。
表3列出了这种能源供应模式的第二定律效率即炯效率分析。
表3目前我国建筑物用能的炯分析能耗构成采暖通风空调热水供应6515采暖18,一lO空调25/3540/10采暖O.0962空调O.03360.034~0.1171MPa汽,0.329小锅炉/1.O电,1.O(cDP4.0)电、燃气26.39.6213.43.4—11.O比重,%对应温度,℃能级系数E热源系数e娴效率,%可见,这种“高能低用”的模式是很不合理的:平均炯效率,即热力学第二定律效率只有10%左右。
这是宝贵能源的极大浪费。
如果采用冷热电集成联供的模式,即高品位的一次能源先作功发电,余下的一半左右低品位的烟气和蒸汽冷凝潜热用于这些低品位的建筑物用能需求,或者采用热泵技术从温度相差并不大的周围环境取热(冷),实现“温度对口,梯级利用”的科学用能原理,一次能源利用的烟效率就有可能大幅度提高。
1.3从联产到联供冷热电联产是从能量转换的角度和思路提出和发展有关的概念:利用发电以后的低品位余能产生相对低品位的热和冷,从而使能源转换效率提高。
一定的联产组合,所产生的电、热、冷的比例是有一定局限的。
越是先进的、转换效率高的机组,因为一次发电效率高,所以(热+冷)/电的比例越小。
而在建筑物终端用能的比例中,采暖空调和热水占了80%,而电只占14%,这就出现了产——需之间的矛盾。
目前我国北方城市按照“以热定电”的原则建设的热电联产电站4~10MPa锅炉/汽轮机抽汽供热机组所发的电都远超过供热区域内用电的需求,因此大部分超过本区域需求的电都必须上网销售。
这就使分布式系统就地直供电节省输变电投资、损耗和运营费的巨大优点不能充分发挥,经济效益大打折扣。
因此,必须为解决“联产”比率与用户需求比例不同的矛盾探索新的途径。
这就是:1)进一步按照“温度对口,梯级利用”原则更充分地利用更低品位的余热。
例如50℃的烟气余热、60~400c的水蒸气冷凝潜热以扩大热源量;2)采用各种热泵技术,按需要增加供热、供冷的能力。
这种以满足对冷、热、电的需求比例而优化配置的组合设施系统就是冷热电三联供的分布式能源系统(DEs/ccHP)。
它既充分发挥冷热电联产的优势,又不局限于其联产比例, 万方数据第4期华贲,等:发展以分布式冷热电联供为核心的第二代城市能源供应系统7同时采用各种高能效的制冷、制热技术,冷热电全部在一个经济合理的范围内就地直供。
至于我国原有电力法不许分布式能源系统电就地直供的限制,只不过是反映科学技术快速发展过程中生产关系落后于生产力的客观规律的暂时现象,迟早会改变。
许多发达国家已经通过立法为分布式能源系统的发展扫清了障碍。
2国内外DES/CCHP的由来和发展历程2.1以城市集中供热为基础的热电联产(CHP)地处北温带和寒带的欧美发达国家,在上世纪初就发展了以抽汽或背压蒸汽供暖的锅炉、汽轮机发电——供热机组为典型的城市集中供热的cHP系统。
至本世纪初,芬兰、荷兰和丹麦的热电机组分别占全国总装机容量的32%、40%和56%,其中70%以上采用天然气为燃料。
2.2分布式能源系统(DES)上个世纪70年代末,在美国开始发展小型的以天然气为一次能源、燃气轮机或内燃机为动力机械,并逐渐结合空调供冷负荷的“分布式能源系统”(Dist曲utedEne妫rSystem,DEs)。
至2003年,美国有6000多个DES/cCHP,总装机容量为56GW,占全美电力总装机容量的7%。
美国能源部(DOE)计划到2020年,50%新建商用、写字楼类建筑采用ccHP;15%现有商用、写字楼类建筑改用ccHP,新增95GW的联产系统容量,届时全国总用电量的29%将由联产系统提供。
英国分布式能源站目前已达1000多个,节约能源20%以上;荷兰一公司在欧洲经营着1000多个分布式能源站,法国DaJkia经营着200多个。
日本2003年全国冷热电总装机容量6503MW,其中建筑项目2915个,总装机容量1429Mw;工业联产项目共计1600个,容量5074MW。