发展天然气分布式能源冷热电三联供节能计算的探讨_钟史明
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分布式燃气冷热电三联供技术分布式燃气冷热电三联供技术是一种将燃气能源进行有效利用的技术,能够同时提供冷、热和电能源。
这种技术通过灵活的设备配置和优化的能源管理,将能源利用效率最大化,同时降低能源消耗和环境污染。
在分布式燃气冷热电三联供技术中,燃气被转化为电力、热能和冷能。
具体而言,燃气通过内燃机或燃气轮机产生电力,同时也产生热能,这些热能可以用于加热建筑物或生产过程中的蒸汽。
此外,燃气中的废热可以通过吸收式制冷机等冷能设备转化为冷能,用于空调或工业过程中的冷却。
分布式燃气冷热电三联供技术具有多项优势。
首先,它能够充分利用燃气资源,提高能源利用效率。
相比于传统的电力供应方式,该技术能够更高效地将燃气能源转化为电力。
同时,废热能够被充分利用,不仅降低了能源消耗,还减少了废物排放。
其次,该技术具有很强的灵活性和可扩展性。
设备配置可根据需要进行调整,能够适应不同规模的供暖或制冷需求。
此外,该技术也能够应对电力中断的问题,起到备用电源的作用。
除了以上的优势之外,分布式燃气冷热电三联供技术还有一些挑战需要克服。
首先,设备的投资成本较高,需要进行长期的经济评估。
其次,技术的运维和管理也需要一定的专业知识和维护成本。
此外,该技术在一些地方可能受到政府政策和监管的限制。
总体而言,分布式燃气冷热电三联供技术是一种具有广泛应用前景的能源技术。
通过充分利用燃气资源,提高能源利用效率,并减少能源消耗和环境污染,该技术可以为人们提供可靠而高效的能源供应。
然而,技术的投资成本和管理问题仍然需要进一步研究和解决,以实现该技术的商业化和大规模应用。
分布式燃气冷热电三联供技术在当今的能源领域备受关注。
随着全球能源需求的不断增加和对可再生能源的追求,这项技术成为了一个具有潜力的解决方案。
这篇文章将继续探讨分布式燃气冷热电三联供技术的相关内容。
分布式燃气冷热电三联供技术的核心是利用燃气能源,通过内燃机或燃气轮机产生电能,同时产生的热能可以为建筑物供暖或生产过程提供蒸汽,而废热则可以通过吸收式制冷机等冷能设备转化为冷能,用于空调或工业过程中的冷却。
燃气冷热电三联供制冷系统节能分析1. 引言1.1 燃气冷热电三联供制冷系统节能分析燃气冷热电三联供制冷系统是一种利用燃气发电系统产生的余热和冷凝水,结合燃气制冷机组和吸收式制冷机组共同供热供冷的系统。
通过优化能源利用、提高系统效率和节能降耗的技术手段,可以实现对传统空调供热供冷系统的节能改造和提升。
通过对燃气冷热电三联供制冷系统的节能分析,可以为推动燃气冷热电技术在供热供冷领域的广泛应用提供指导和借鉴,促进能源利用效率的提高,推动我国节能减排目标的实现。
2. 正文2.1 燃气冷热电系统简介燃气冷热电系统是一种集热电、空调、供暖等功能于一体的多能源综合利用系统。
其核心是利用燃气发电机组在发电的同时产生的废热进行供暖或制冷,从而实现能源的高效利用与综合利用。
燃气冷热电系统主要由燃气发电机组、吸收式制冷机组、燃气锅炉、换热器、冷热水泵及控制系统等组成。
燃气冷热电系统具有能量利用高效、环境污染少、运行稳定等特点。
燃气发电机组通过发电产生的废热可被充分利用,实现能量的高效利用;吸收式制冷机组和燃气锅炉能够根据实际需要进行灵活调节,提高系统的灵活性和适应性;系统的运行稳定性高,具有较长的使用寿命和低维护成本等优点。
2.2 燃气冷热电三联供系统能源利用特点分析燃气冷热电三联供系统是一种集制冷、供热和发电于一体的综合能源系统,具有独特的能源利用特点。
燃气冷热电系统采用燃气发电技术,通过燃烧燃气产生电力,同时利用废热进行供热,实现了能源的多重利用。
这种一体化设计有效提高了能源利用效率,减少了能源的浪费。
燃气冷热电系统具有较高的灵活性和可调性,能够根据实际需求对能源进行灵活配置,有效平衡制冷、供热和发电之间的关系,提高系统整体运行效率。
燃气冷热电系统还具有分布式能源特点,可以实现多能源互补、灵活调度,降低能源输送损耗,提高能源利用效率。
燃气冷热电三联供系统在能源利用方面具有高效、灵活、可靠等特点,是一种节能环保的能源利用方式,有着广阔的应用前景。
燃气冷热电三联供制冷系统节能分析摘要:燃气冷热电联供系统是分布式能源系统的主要形式,是一种建立在能量梯级利用基础上的综合产能、用能分布式系统。
系统安装于最终用户端附近,首先利用一次能源驱动发电机发电,再通过各种余热利用设备对余热进行回收利用,从而向用户同时提供电力、制冷、采暖、生活热水等。
燃气冷热电联供系统以其节能、削峰填谷、环保、电力可靠性高等优点而受到广泛重视。
燃气冷热电联供系统是一个复杂的能源系统,存在冷、热、电多种能量输出,受到可燃性气体价格、电价、建筑负荷波动等多种因素影响,不同的容量配置和运行方式也会直接影响系统的性能。
因此结合项目具体情况,从节能性与经济性的角度对具体的燃气冷热电联供系统进行分析,就更显得必要。
关键词:冷热电三联供制冷系统发电效率节能冷热电三联供是实现能源梯级利用的高效能源利用形式,它可将发电之后的低品位热能用于制冷供热,以提高能源的综合利用效率。
冷热电联供发展较迅速的主要有英国、美国、加拿大、法国等国家;早在上世纪 30 年代,美国就建成了第一个冷热电联供系统,现如今分布式能源站总数已超过6000 座。
关于冷热电联系统的节能性问题,各方意见不一,多数认为系统是节能的,某些认为节能是有条件的,而另一些认为不节能。
文章从一次能耗的角度出发,通过计算制冷工况的吸收式制冷系统和电压缩式制冷系统的一次能耗,分析冷热电三联供制冷系统的节能性。
一、燃气冷热电三联供制冷系统的背景我国1998年起实施的《中华人民共和国节约能源法》明确指出:“推广热电联产、集中供热,提高热电机组的利用率,发展热能梯级利用技术,热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术,提高热能综合利用率”。
2000年原国家计委、原国家经贸委、建设部、国家环保总局联合发布的《关于发展热电联产的规定》指出:“以小型燃气发电机组和余热锅炉等设备组成的小型热电联产系统,适用于厂矿企业、写字楼、宾馆、商场、医院、银行、学校等较分散的公用建筑。
热泵(制冷)在分布式能源系统空调中的应用钟史明【摘要】在分布式能源系统的空调中,往往采用热泵(制冷).对热泵的热力学原理、节能机理,特别对吸收式热泵(制冷)的特点及使用场合等进行了阐述;最后对地源热泵(制冷)系统进行介绍以供参考.【期刊名称】《沈阳工程学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2012(008)001【总页数】4页(P1-4)【关键词】分布式能源系统;冷热电联供;热机与热泵;压缩式热泵(制冷);吸收式热泵(制冷);溴化锂吸收式热泵(制冷)【作者】钟史明【作者单位】东南大学动力系,南京210096【正文语种】中文【中图分类】TU831目前,我国分布式能源系统正处于示范试点阶段,燃气冷热电联供是其主要方式,它应遵循电力自发自用和就地消化的原则,宜并网运行,余热利用应最大化;其他可再生绿色能源宜优化整合,冷热电空调宜采用热泵(制冷)装置.由于目前国内没有经国家批准公布的分布式能源规程、规范,特别是对节能技术的应用,如采用溴化锂吸收式热泵(制冷)的机理、系统、条件和计算方法等等,不同设计单位编制的可研报告参差不齐,使一些同行和能源管理机构的干部、领导常感到困惑,故对热泵(制冷)的热力学原理,吸收式热泵(制冷)的机理、节能原理,溴化锂吸收式热泵(制冷)装置和地源热泵(制冷)系统进行分析、论述,以供参考.1 热力学的基本原理1.1 卡诺循环众所周知,热力循环,工质在P-V(压力容积)、T-S(温熵)图上,从始点经过几个热力过程后回到原点(始点),即完成1个闭合的过程称循环.如卡诺循环在T-S图上经过2个定温过程和2个定熵过程形成1个四方形,如图1所示.图1中,1-2为定熵压缩;2-3为定温加热;3-4为定熵膨胀;4-1为定温放热.工质循环如按1-2-3-4-1顺时针方向,称为热机作功循环;若按逆时针方向,即4-3-2-1-4,则为热泵耗功循环;花费Q1-Q2的功,把Q2的热量从低温(T0)送到高温(Ta).而低温热量Q2被泵送,便是制冷.卡诺循环热泵(制冷)的性能系数(COP)如下.热泵的性能系数:制冷的性能系数:图1 卡诺循环1.2 压缩式热泵热泵是用来将低温热源的热量泵送到高温热源的装置.其主要部件有压缩机、蒸发器、冷凝器和节流阀,如图2所示.压缩式热泵的性能系数和制冷系数为图2 压缩式热泵式中,A为热功当量(1 kWh=0.003 6 GJ);W为电功kWh;Q为热量GJ.1.3 热泵的节能机理1)直接采暖系统.热泵节能的效益以燃煤(料)直接采暖系统(图3)与热泵采暖系统(图4)比较,可以看得很清楚.由图3可见,当用燃煤直接采暖时,即使在最理想情况下,Qs为0时,室内取得的热量Q2,也只是等于燃料释放的热量Q1,即采暖系数为图3 直接采暖系统2)热泵采暖系统.如图4所示,若都处在理想状态,各项损失为0,即QS=0,热机和热泵中均无热损失,则Q2=Q0+AW.图4 热泵采暖系统由此可见,与直接燃烧采暖相比,Q2所获得的热量大大超过燃料释放的热量Q1,这些多获得的热量是取自环境(见图4).当然,这是理想情况(卡诺热机热泵系统),实际情况下热机和热泵都是有损失的,不可能获得这样高的效益.注意这里的Q2热量品位(火用值)较Q1热量品位(火用值)低得多.根据热力学第二定律知,不可能再从Q2中取出大于或等于AW的有效功,但对采暖而言,花费同样多的燃料采用热泵系统,却可以获得非常可观的采暖效果.2 吸收式热泵(制冷)2.1 吸收式热泵(制冷)的基本原理吸收式热泵(制冷)的原理流程如图5所示,它由几个过程组成逆循环,泵送热能(或制冷).1)发生.溶液(如氨水溶液)在发生器中被外界加热(补偿)到沸腾状态,产生的蒸汽(如氨气)就是制热(冷)剂,它在高温高压下进入冷凝器.2)冷凝.制热(冷)剂在冷凝器中,凝成液态并稍有过冷,而压力不变,等压放热.3)节流膨胀.在冷凝器中凝结成液体的制热(冷)剂,经节流阀,降压膨胀降温成饱和液体,部分变为低压蒸汽.4)蒸发.节流降压的饱和液体入蒸发器内吸热(环境热或低温物体热),液态制剂全部汽化.被冷却物体的温度下降,从而获及制冷效果.5)吸收.制热(冷)剂蒸汽进入吸收器中,在等压下被由发生器来的稀溶液所吸收.溶液的浓度因而增大,变为浓溶液.吸收热被冷却水带走.浓溶液由溶液泵打回到发生器中,再次被加热,至此完成1个循环.图5 吸收式热泵(制冷)流程从热力学观点看,吸收式制冷机可以看作是在T1(高温)与T2(中温)的温度范围内工作的1台热机,它产生的功驱动1台在T2与T0(低温)温度范围内工作的压缩式制冷机,它以发生器中耗费了温度为T1的热量Q1为代价,获得了温度T0的冷量Q0.与此同时,总热量Q2被排放到温度T2的冷却水中供热Q2.常用来表达吸收式制热(制冷)机的运行性能指标是性能系数(COP),即制热系数ζr 和制冷系数ζL.可见制热量(冷量)一定时,Q1愈小系统性能愈高.从图5中足见,在同时需要制热和制冷的场合时(如化工企业和生活空调),使用吸收式制冷制热机有更大的优势.2.2 溴化锂-水吸收式制冷装置的实际工作过程溴化锂-水吸收式热泵(制冷)装置如图6所示,主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器4个部件组成.这4个部件分别装在2个圆柱形的筒内.冷凝器和发生器装在上部圆筒内,蒸发器和吸收器装在下部圆筒内,2个圆筒之间用管路联接,这种装置称为双筒式溴化锂吸收式(制冷)装置,一般制冷量大于420×104kJ/h(100×104kcal/h)的装置多采用这种形式.制冷量小于420×104kJ/h的装置也可将4个部件装在同1个圆筒内,称为单筒式溴化锂吸收式制冷装置.图6 双筒溴化锂-水吸收式制冷装置的流程双筒式溴化锂吸收式制冷装置的实际工作过程如图6所示.当外界具有一定温度的蒸汽(热水或废气)进入发生器的加热管道后,使发生器中的溴化锂溶液被加热,由于溶液中水的蒸发温度比溴化锂的沸点温度低得多,所以稀溶液被加热到一定温度后,其中的水便不断蒸发成水蒸汽.水蒸汽经挡水板将其所携带的液滴分离后进入圆筒上部的冷凝器中,在冷凝器中装设有冷却水管,使进入冷凝器的蒸汽不断冷却,水蒸汽便排放出汽化潜热,而冷凝成液体,即为制冷剂水,它积聚在冷凝器下部的水盘内,然后送入蒸发器.因冷凝器中的压力较高,为了防止冷凝器中的蒸汽随制冷剂水一同进入蒸发器,所以在制冷剂水进入蒸发器的水盘之前,先通过U形管水封装置.蒸发器中的制冷剂水通过其循环水泵(又称蒸发器水泵)送入蒸发器中进行喷淋.这样,制冷剂水便在压力较低的蒸发器中不断进行蒸发.蒸发时通过管壁吸收空调回水的热量,使回水得到冷却,水温降低,成为空调所需的冷冻水.蒸发后的制冷水蒸汽经过挡水板将其中携带的液滴分离后进入吸收器,被正在喷淋的浓度较大的溴化锂溶液(又称中间溶液)所吸收,使喷淋下的溶液浓度变稀.浓溶液在吸收水蒸汽时所放出的溶解热Q2被冷却水带走,吸收器中的稀溶液由发生器加热并经过热交换器而送入发生器中加热Q1,在其中蒸发溶液中的水分,同时在发生器中失去水分的浓溶液也经过热交换放出热量Q2后,再进入吸收器中吸收水分.在溴化锂制冷装置中,从发生器出来的浓溶液的温度较高,而从吸收器中出来的稀溶液的温度较低,稀溶液为了浓缩首先就要加热到沸点,而浓溶液在吸收器中喷淋时却希望有较低的温度以增强吸收水蒸汽的能力,所以在稀溶液送出管及浓溶液回流管之间设置热交换器,以便它们进行热量交换.这样既可提高稀溶液的温度,又可降低浓溶液的温度,进而达到既节约蒸汽的消耗量又减少冷却水消耗量的目的.3 地源热泵系统地源热泵系统是利用浅层地热能作为空调系统的冷热源,冬季把地热能中的热量“取”出来,向室内供给热量,夏季把室内的热量“取”出来,“排放”到地下,系统通过输入少量电能,能够实现低温热能向高温热能的转移,而且结合燃机、热电冷联供与地源热泵相结合组成“复合”供能系统,可在保持各自技术优势的同时,解决自身的局限与缺陷.3.1 地源热泵系统原理当区域内建筑容积率适中,绿地面积大,采暖空调负荷比较均衡、适中时,可用地源热泵系统,提供夏季空调制冷和冬季采暖.其系统原理如图7所示.图7 地源热泵系统原理3.2 地源热泵系统的主要优势1)地源热泵机组效率高(ξr=3~5),可以提高能源利用率.2)土壤的温度全年波动小,冬季比环境空气温度高,夏季比环境温度低,其温度水平适度,是很好的热泵热源,有利于提高热泵(制冷)效率.3)地源热泵系统的运行没有燃烧,没有排烟,也无废弃物,能够减少城市(地区)的大气污染.4)机组的运行情况稳定,自动化程度高,能够根据室外气温和室内气温自动调节运行,运行管理可靠性高.3.3 地源热泵(制冷)装机容量地源热泵装机容量因埋管形式与深度和地下水源情况不同而异,表1为其装机容量与埋管形式不同的较经济的推荐表,可供参考.表1 地源热泵装机容量推荐规模 kW4 采用热泵系统的有利条件1)生产过程中有足够量的余热,而这些余热又是由蒸汽、热水或空气带走的.2)有合适的生产或生活上的热用户.3)余热与用户间有合适的温差,使热泵装置具有足够的竞争能力.4)负荷足够大而稳定,利用小时数长.5)如果同时存在冷用户,热泵利用更为理想.6)可与可再生能源如太阳能、地热能、水体热能等低位热能相结合,可取得更大的节能效果.应指出的是,如使用锅炉的新蒸汽作为吸收式制热(制冷)机的外加热源,往往是不经济节能的.5 结语热泵(制冷)是逆循环,是耗费一定高位能把低位热能送到较高位能的装置,在“节能减排”、冷热电联供分布式能源中综合使用,能均衡负荷,提高能源综合利用率,因此在合适条件下,应当推广采用.参考文献[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.燃气冷热电三联供工程技术规程CJJ145-2010[P].北京:中国建筑工业出版社,2010.[2]许华君,钟史明.供热工程中的蒸汽喷射式热泵[J].福建能源开发与利用,2001(4).[3]扬磊.制冷技术[M].北京:科学出版社,1982.。
冷热电三联供计算分析第一篇:冷热电三联供计算分析冷热电三联供计算分析国家发改委、财政部、住房城乡建设部、能源局在2011年10月发了“关于发展天然气分布式能源的指导意见”。
其中有段:“天然气分布式能源是指利用天然气为燃料,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率在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。
”根据这个精神做冷热电联产实际运行的计算分析。
(实例)以热定电,使能源利用率,经济效益最大化。
例一、赣州锦秀新天地功用实施范围:一座三层综合商场,七幢连体别墅(14套)。
先确定热耗量根据当地空调期常年平均气候,按舒适性空调条件计算。
综合商场空调制冷需总冷量2925kw/h。
空调制热需总热量1380kw/h。
七幢连体别墅空调制冷需总冷量1130kw/h。
空调制热需总热量790kw/h。
每小时出65℃热水3m³需热量195 kw/h。
这里以吸收式制冷机形式生产空调冷原;以板式热交换器形式转换生产空调热源;以水—水容积式热交换器形式生产65℃生活热水。
λ综合商场和七幢别墅制冷空调同时运行时,需总制冷量4055 kw/h。
采用单效热水型溴化锂吸收式制冷机组生产此冷量,需耗热能(循环热水)5068 kw/h。
(能效比0.8)λ综合商场和七幢别墅制热空调同时运行时,需总制热量2170 kw/h。
采用板式换热器转换生产此热量,需耗热能(循环热水)2214 kw/h(能效比0.98)λ采用容积式换热器转换生产生活热水,需耗热能(循环热水)200 kw/h(能效比0.98)当制冷空调运行和生产生活热水时,热负荷为5068kw/h+200kw/h=5268 kw/h,为此系统的最大热负荷。
再确定选择发电机组根据曼海姆燃气发电机组TCG2020 V20样本所列技术数据。
电功率为2000KW;热输出为1990KW。
总效率87%。
其中热输出中,缸套水热量1006KW;排气热量972KW可以搜集再利用。
天然气冷热电三联供的节能分析摘要:分布式冷热电三联供系统可以实现能源的阶梯利用,提高能源利用效率。
本文主要介绍天然气冷热电三联供的种类、技术特点、各项节能性和经济性的评价指标以及主要供能形式。
关键词:天然气冷热电三联供;评价指标;供能形式天然气冷热电三联供系统是一种节能高效的分布式能源系统,利用对环境负荷较小的天然气作为燃料,产生的高品位热能用于供电,低品位热能用于供热或者被吸收式热源设备利用来供冷,从而实现一能多用以及能源的梯级利用。
相比传统的集中式供能,天然气冷热电三联供系统是建立在用户侧的小型的、模块化的能源供给系统,避免了长距离能源输送的损失,为能源供应增加了安全性、可靠性和灵活性。
一、天然气冷热电三联供分类天然气冷热电三联供系统应用于商业、工业等各个领域,一般分为楼宇型和区域型两种。
楼宇型冷热电三联供系统,规模较小,主要用于满足单独建筑物的能量需求(如医院、学校、宾馆、大型商场等公共设施)。
单独建筑物一天内的负荷变化较大,会出现高峰或低谷的情况,而系统的运行需要不断进行调整,与负荷需求相匹配。
因此,楼宇型冷热电三联供系统对设备的启停机及变工况运行性能有较高的要求,同时在系统集成方面,发电设备、热源设备、蓄能设备之间的优化设计以及与电网配合的优化运行模式也十分必要。
区域型分布式冷热电三联供系统主要应用于一定区域内的由多栋建筑物组成的建筑群。
区域内建筑物用途具有多样性,各个建筑物对用能需求的时间段也不同,由于不同用途建筑物负荷之间的相互耦合,使得区域能源需求虽然比较大,但是供能曲线相对比较平稳,设备的变工况运行要求不高。
当规模较大时,一般采用高效的燃气蒸汽联合循环机组二、评价指标1.节能性节能率是反映三联供系统先进性的一个重要指标,三联供系统的节能主要体现在天然气就近梯级利用的高效与传统大电网供电方式到用户端较低的供电效率相比较的优势。
具体指的是在满足对象区域冷热电负荷的情况下,采用天然气冷热电三联供之后,和传统供能系统相比,一整年节约的一次能源消费量。
电力工程技术天然气分布式冷热电三联供(以下简称“冷热电三联供”)模式在国内主要表现为天然气分布式能源联供系统,分为工业园天然气分布式能源和楼宇式天然气分布式能源两大综合利用系统。
冷热电三联供以天然气为燃料,分布在用户负荷侧,就近实现能源梯级利用,为用户提供冷、热、电三种能源,以满足用户对冷热电的需求。
一、冷热电三联供供热原理冷热电三联供是我国近年发展的能源利用项目,与热电联产供热相比,增加了冷负荷的供应,可以做成集中供热模式,即一对多模式。
冷热电三联供是利用发电做功后的蒸汽进行供热,尾部烟气产生的热水或低压蒸汽进行供冷,高品位热能进行发电,较低品位的热能用来供热,最低品位的热能用来供冷,热效率可达到80%以上。
冷热电三联供机组一般采用天然气作为燃料,作为整个工业园区的配套设施,也是园区基础设施的重要组成部分。
主要设计原理是根据整个工业园区的冷热负荷合理配置系统、设备型号、参数、运行方式等,以满足工业园区生产工艺、能力的需要。
二、冷热电三联供供热特点冷热电三联供是我国近几年开始发展的能源供应模式,主要采用燃气内燃机或燃气轮发电机组,燃气-蒸汽联合循环运行方式,满足工业园区用电、用热、用冷的需求。
冷热电三联供主要适合在工业热负荷和供冷季较长的区域,取缔分散式小锅炉供热。
冷热电三联供项目审批手续相对简单,以冷热定电为设计原则,机组启停操作简单、时间短,可就近接入负荷端,区域经济发展状况和速度不同,可采用冷热电三联供。
冷热电三联供具有的特点:(1)热效率高。
冷热电三联供利用高品位的热能进行发电,较低品位的热能(抽汽)供热,最低品位的热能(尾部烟气或热水)供冷,热效率高达80%以上,能源得到充分利用。
供热系统稳定。
冷热电三联供机组发电、供热、供冷同时进行,供热系统稳定、供热负荷易于调整。
可实现多负荷集中供热。
冷热电三联供一般根据工业园整体规划冷热负荷进行设计,同时对园区内多个冷热用户集中供应。
安全可靠。
冷热电三联供采用的燃气轮发电机组具有黑启动功能,当电网出现大面积停电事故时,冷热电三联供可在20分钟内完成系统启动,快速提供能源供应,由此可提高区域供电的安全性和可靠性。