中國儲能網訊:分布式能源系統(tǒng)則是直接面向用戶,按用戶的需求就地生產并供應能量,具有多種功能,可滿足多重目標的中小型能源轉換利用系統(tǒng)。
原國家計委、原國家經貿委、建設部、國家環(huán)??偩致摵习l(fā)布《關于發(fā)展熱電聯產的規(guī)定》(計基礎【2000】1268號文)中指出“以小型燃氣發(fā)電機組和余熱鍋爐等設備組成的小型熱電聯產系統(tǒng),適用于廠礦企業(yè)、寫字樓、賓館、商場、醫(yī)院、銀行、學校等分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保護環(huán)境、減少供電線路損和應急突發(fā)事件等綜合功能,在有條件的地區(qū)應逐步推廣”。
《中華人民共和國節(jié)約能源法》明確指出:“推廣熱電聯產,集中供熱,提高熱電機組的利用率,發(fā)展熱能梯級利用技術,熱、電、冷聯產技術和熱、電、煤氣三聯供技術,提高熱能綜合利用率”。
分布式能源系統(tǒng)的特征:
1、直接面向當地用戶的需求,布置在用戶附近,簡化能源的輸送環(huán)節(jié),進而減少能量輸送成本,同時增加用戶能量供應的安全性。
2、系統(tǒng)受用戶需求的制約,相對于傳統(tǒng)的集中式供能系統(tǒng)而言均為中、小容量。
3、隨著經濟、不同能源技術的發(fā)展和成熟,可供選擇技術也日益增多。
4、通過選擇合適的技術,經過系統(tǒng)優(yōu)化和整合,可以更好地同時滿足用戶多種要求(如:高效、可靠、經濟、環(huán)保、可持續(xù)性發(fā)展等),實現多個功能目標。
熱能的梯級利用
分布式能源系統(tǒng)的分類
分布式能源系統(tǒng)的核心及重要組成部分是分布式冷熱電聯產系統(tǒng),其種類繁多。
①按能源利用形式分類,有化石能源、可再生能源以及這兩種能源互補的分布式冷熱電聯產系統(tǒng);
②按熱機類型分類,有燃氣輪機、內燃機、汽輪機、斯特林發(fā)動機,以及燃料電池等分布式冷熱電聯產;
③按系統(tǒng)規(guī)模分類,有樓宇型、區(qū)域型、產業(yè)型和城市型分布式冷熱電聯產等。
分布式冷熱電聯產系統(tǒng)的典型流程
1)燃氣輪機-余熱吸收式分布式聯產
蒸汽型聯產系統(tǒng),余熱鍋爐透平排氣的余熱被回收,用以產生蒸汽。夏季可利用蒸汽驅動蒸汽雙效溴化鋰吸收式機組制冷;冬季可利用這部分蒸汽直接供熱或驅動吸收式熱泵供熱。
排煙溫度多為350~550℃,發(fā)電效率為24~34%,冷電比(熱電比)通常為1.5~2.5。
煙氣吸收式分布式聯產系統(tǒng)
與蒸汽型聯產系統(tǒng)不同之處在于,排氣中的余熱直接通過煙氣型溴化鋰吸收式機組回收利用,沒有了余熱鍋爐這一中間環(huán)節(jié)。
排煙溫度多為350~550℃,發(fā)電效率為24~34%,冷電比(熱電比)通常為1.5~2.5。
回熱循環(huán)燃氣輪機-煙氣吸收式分布式聯產系統(tǒng)
與簡單循環(huán)燃氣輪機-煙氣吸收式分布式聯產系統(tǒng)相比,系統(tǒng)增加一套空氣預熱器,利用排氣給空氣預熱。
發(fā)電效率相對于簡單循環(huán)燃機要高,有高達38%,冷電比(熱電比)多為1.0~1.5。
2)內燃機-余熱吸收型分布式聯產系統(tǒng)
內燃機排氣溫度350~450℃,缸套水溫度大于90℃,其余熱量占輸入燃料能量的30~40%,可直接用供熱,另外可考慮在煙氣型機組尾部增加一級換熱器,回收170℃以下的余熱用于生產熱水。冷電比(熱電比)通常為1.0~1.5。
3)汽輪機-余熱吸收型分布式聯產系統(tǒng)
系統(tǒng)性能與機組容量關系很大,容量較小的機組性能比較差,而大型機組生產冷量對外傳輸半徑??;用蒸汽送至用戶端然后做吸收式制冷,管道造價高;蒸汽系統(tǒng)以水為循環(huán)工質,系統(tǒng)復雜,不適合中小型用戶。
4)斯特林發(fā)動機-余熱吸收性分布式聯產系統(tǒng)
該系統(tǒng)與內燃機聯產系統(tǒng)相似,斯特林機是一種外部加熱的閉式循環(huán)發(fā)動機,與內燃機相比,斯特林機的排氣溫度更高,回收利用是更便利;但冷卻水溫相對于內燃機的缸套水低,同時冷卻水帶走的熱量在全部輸入能量中所占的份額較大。
5)燃料電池-燃氣輪機-余熱吸收型分布式聯產系統(tǒng)
SOFC固體氧化物燃料電池,單獨發(fā)電效率為50~60%,與燃氣輪機組合成混合動力系統(tǒng),其發(fā)電效率可達到70%,NOx的排放量低于1ppm,是目前最潔凈的能源系統(tǒng)之一。
電輸出占很大比重,冷電比(熱電比)僅為0.2~0.5。此系統(tǒng)技術發(fā)展還不成熟,尚處實驗階段。
分布式能源系統(tǒng)設計思路
分布式能源系統(tǒng)的主要特點是直接面向用戶、按用戶需求提供各種形式能量的中小型多功能能量轉換利用系統(tǒng),所以在進行分布式能源系統(tǒng)設計時須考慮以下幾點:
1)明確用戶真正的冷電比(熱電比)即真實的冷熱電負荷。
2)對發(fā)電機組獨立供電運行模式,在機組選型配備時,可以考慮利用電制冷方式,將一部分冷負荷轉移到電負荷,從而滿足真正的冷電比。
3)若在冷負荷峰值時冷電比過大,可考慮冰水蓄冷進一步改善冷熱電聯產系統(tǒng)的熱力學性能和經濟性。(對于酒店通常晚上耗電量相對較大,而耗冷相對較少,可以考慮晚上冰水蓄冷)
4)對發(fā)電機組與市電并網運行模式,可按考慮同時使用系數之后冷負荷做設備選型。
(一)太陽能與地源熱泵聯合供暖
(二)太陽能與風冷熱泵聯合供暖

(三)熱泵技術生產生活熱水
《燃氣冷熱電聯供工程技術規(guī)程》要求
標準要求:
適用條件:發(fā)電機總容量小于或等于15MW;
適用階段:工程設計、施工、驗收和運行管理;
供電系統(tǒng)運行方式:推薦與市電并網運行;
設計原則:電能自發(fā)自用、熱(冷)電平衡;
能效指標:
站址條件:
獨立站房或露天布置:燃氣管道最高入室壓力<2.5MPa;
建筑物地下一層、首層或屋頂布置:燃氣管道最高入室壓力<1.6MPa;
發(fā)電機布置在建筑物地下一層或首層:單臺容量≤3MW;
發(fā)電機布置在建筑物屋頂:單臺容量≤2MW;
防爆泄壓口:主機間、燃氣增壓機間、計量間;
事故通風口:主機間、燃氣增壓機間、計量間;
發(fā)電機并網措施:
應設置自動同期裝置;
電壓偏差小于±5%;
頻率偏差小于±0.2Hz;
并網線路應在用戶側適當位置設置明顯斷開點;
必須采取“逆功率保護措施”,保證聯供系統(tǒng)只受電,不向公共電網輸送電能。
冷熱電三聯供系統(tǒng)典型示意圖
各類發(fā)電裝置特點
三聯供+熱泵+太陽能+冰蓄冷示例
供能規(guī)模
19.6萬平方米建筑供電
8.6萬平方米建筑空調、生活熱水
主要設備
燃氣內燃機4臺,總發(fā)電能力3000kW
余熱煙氣熱水型冷溫水機組
水源熱泵
蓄熱及蓄冰裝置
系統(tǒng)原理圖
三聯供工程實施常規(guī)流程
1、方案階段
1)了解項目建筑性質;分析冷、熱、電負荷情況;
2)按照項目特點及負荷需求情況進行三聯供系統(tǒng)配置;
3)根據能源價格情況進行簡單的經濟測算;
2、可行性研究階段
1)通過方案比選確定三聯供主要設備及系統(tǒng)配置形式、運行方案;
2)投資估算及財務分析(收益率、投資回收期);
3)上報發(fā)改委;
3、施工圖設計及施工階段
1)施工圖設計并取得規(guī)劃、環(huán)保、消防等部門批復;
2)取得供電部門并網許可、供電方案設計;
3)施工驗收;
4、調試運行階段
1)協調各主要設備廠家分別對設備及系統(tǒng)進行調試、試運行;
2)主要設備制造商進行運行人員培訓;
3)發(fā)電機組大修、中修由發(fā)電設備供貨商完成。