熱電(冷)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)

1、 第三章熱電(冷)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)一什么是熱電(冷)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)n 如圖1所示，通過能源的梯級(jí)利用，燃料通過熱電聯(lián)產(chǎn)裝置發(fā)電后，變?yōu)榈推肺兜臒崮苡糜诓膳?、生活供熱等用途的供熱，這一熱量也可驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī)，用于夏季的空調(diào)，從而形成熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)。為了協(xié)調(diào)熱、電和冷三種動(dòng)態(tài)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)最佳的整體系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)往往需要設(shè)置壓縮式制冷機(jī)和鍋爐，甚至蓄能裝置等。能源轉(zhuǎn)換效率方面所具有的突出優(yōu)勢(shì)n 熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在能源轉(zhuǎn)換效率方面所具有的突出優(yōu)勢(shì)，使得其在世界各國的能源領(lǐng)域大都具有顯著地位。歐洲委員會(huì)在"大氣改變對(duì)策的能源框架"中，將熱電聯(lián)產(chǎn)放在非常重要的位置。被認(rèn)為是對(duì)實(shí)現(xiàn)排放目標(biāo)貢獻(xiàn)最

2、大的一項(xiàng)技術(shù)，其減少C02排放量的潛力為210Mt，占總目標(biāo)的四分之一。 為了促進(jìn)熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展n 為了促進(jìn)熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展，歐洲委員會(huì)在財(cái)政、稅收、科研、政策等方面作出了大量工作。1977年，成立了專門的咨詢機(jī)構(gòu)，對(duì)如何提高供熱效率、加快熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展進(jìn)行探討。1988年出臺(tái)了有關(guān)條文協(xié)調(diào)熱電聯(lián)產(chǎn)業(yè)主與電力部門之間的關(guān)系，要求電力部門必須以合理的價(jià)格購買熱電聯(lián)產(chǎn)廠多余的電，減少熱電聯(lián)產(chǎn)廠家的后顧之憂。在技術(shù)開發(fā)與研究方面，歐盟國家在1991年就開始實(shí)施旨在提高能源效率的"SAVE計(jì)劃"，許多熱電聯(lián)產(chǎn)與區(qū)域供熱的研發(fā)示范項(xiàng)目得到了該計(jì)劃的資助。另外在1978年開始實(shí)施

3、 二熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)的主要形式n 2.1熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)鍋爐加供熱汽輪機(jī) 由于煤燃燒形成的高溫?zé)煔獠荒苤苯幼龉Γ枰?jīng)鍋爐將熱量傳給蒸汽，由高溫高壓蒸汽帶動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，做功后的低品位的汽輪機(jī)抽汽或背壓排汽用于供熱。鍋爐加供熱機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)于以煤為燃料。這也是我國的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)普遍采用的形式。這種系統(tǒng)的技術(shù)已非常成熟，主要設(shè)備也早已國產(chǎn)化。由于這種系統(tǒng)占地大，負(fù)荷調(diào)節(jié)能力差，發(fā)電效率低，一般在煤改氣的熱電聯(lián)產(chǎn)中得以應(yīng)用，新建燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)很少采用這種形式。燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)n 燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 分為單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)兩種形式。單循環(huán)的工作原理是：空氣經(jīng)壓氣機(jī)與燃?xì)庠谌紵胰紵鬁囟冗_(dá)1

4、000以上、壓力在11.6MPa的范圍內(nèi)而進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)推動(dòng)葉輪，將燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，并拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從燃?xì)廨啓C(jī)排出的煙氣溫度一般為450600，通過余熱鍋爐將熱量回收用于供熱。大型的燃?xì)廨啓C(jī)效率可達(dá)30以上，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于50%時(shí)，熱效率下降顯著。考慮到熱和電兩種輸出的總效率一般能夠保持在80以上。燃?xì)廨啓C(jī)組啟停調(diào)節(jié)靈活，因而對(duì)于變動(dòng)幅度較大的負(fù)荷較適應(yīng)。目前工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的生產(chǎn)基本上來自西方國家，如GE,ALSTOM，SIEMENS,SOLAR,ABB等。 燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)n 上述單循環(huán)中余熱鍋爐可以產(chǎn)生的參數(shù)很高的蒸汽，如果增設(shè)供熱汽輪機(jī)，使余熱鍋爐產(chǎn)生的較高參數(shù)的蒸汽在供熱汽輪

5、機(jī)中繼續(xù)做功發(fā)電，其抽汽或背壓排汽用于供熱，可以形成燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的發(fā)電效率進(jìn)一步得到提高，可達(dá)到50以上。內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)n 內(nèi)燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 當(dāng)規(guī)模較小時(shí)，它的發(fā)電效率明顯比燃?xì)廨啓C(jī)高，一般在30以上，因而在一些小型的燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)系統(tǒng)中往往采用這種內(nèi)燃機(jī)形式。但是，由于內(nèi)燃機(jī)的潤滑油和氣缸冷卻放出的熱量溫度較低（一般不超過90），而且該熱量份額很大，幾乎與煙氣回收的熱量相當(dāng)，因而這種采暖形式在供熱溫度要求高的情況下受到了限制。內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)廠家有總部這在瑞士的WARTSILA NSD公司、德國的MANB&W公司以及美國的CATERPILLAR公司等 燃料電池n 燃

6、料電池 它是把氫和氧反應(yīng)生成水放出的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。其基本原理相當(dāng)于電解反應(yīng)的逆向反應(yīng)。燃料（H2和CO等）及氧化劑（O2）在電池的陰極和陽極上借助氧化劑作用，電離成離子，由于離子能通過在二電極中間的電介質(zhì)在電極間遷移，在陰電極、陽電極間形成電壓。在電極同外部負(fù)載構(gòu)成回路時(shí)就可向外供電。燃料電池種類不少，根據(jù)使用的電解質(zhì)不同，主要有磷酸燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）、固體氧氣物燃料電池（SOFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）等。 燃料電池具有無污染、高效率、適用廣、無噪聲和能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。它的發(fā)電效率可達(dá)40以上，熱電聯(lián)產(chǎn)的效率也達(dá)到80以上。目前，多數(shù)

7、燃料電池正處于開發(fā)研制種，雖然磷酸燃料電池（PAFC）等技術(shù)成熟并已經(jīng)推向市場(chǎng)，但仍較昂貴。鑒于燃料電池的獨(dú)到優(yōu)點(diǎn)，隨著該項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，必將在未來燃?xì)獠膳袠I(yè)起到越來越重要的作用。從事燃料電池研究和開發(fā)的單位主要有美國的國際燃料電池、聯(lián)信、Plug Power、Analytic Power、Onsi和西屋等公司，加拿大Ballard公司，日本的三菱、松下、三洋、東芝、宣士電機(jī)和富士電機(jī)等公司，德國MTU公司和西門子公司等。我國也有大連化物所等多家單位從事燃料電池的研究。 2.2 熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)n 由上述各種熱電聯(lián)產(chǎn)裝置與制冷機(jī)及其他部件（如熱網(wǎng)、蓄冷器等）的組合，可形成多種熱電冷聯(lián)產(chǎn)

8、系統(tǒng)形式。小型熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)裝置可設(shè)置在一個(gè)建筑物內(nèi)，發(fā)電直接供建筑物的用電負(fù)荷，所產(chǎn)生的熱（冷）量由建筑物內(nèi)管網(wǎng)輸送至各房間。大型熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，即以熱電廠為熱源的區(qū)域供熱（DH）或區(qū)域冷熱聯(lián)供（DHC）系統(tǒng)，發(fā)電一般直接輸送至電網(wǎng)，而熱（冷）量則通過熱網(wǎng)輸送給各建筑物用戶。如果根據(jù)熱網(wǎng)輸送介質(zhì)的不同來劃分，大型熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的形式主要有三種，即熱水輸送、冷水直供和蒸汽輸送。 三熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀十九世紀(jì)七十年代末期，在歐洲一些人口密集的城區(qū)，開始出現(xiàn)了由往復(fù)式蒸汽機(jī)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，并對(duì)蒸汽機(jī)的乏汽加以利用，這是早期的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。在本世紀(jì)早期，由于純發(fā)電開始產(chǎn)生顯著的規(guī)模效益，熱電

9、聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)沒能得到發(fā)展。二戰(zhàn)后，區(qū)域供熱在北歐、蘇聯(lián)以及一些東歐社會(huì)主義國家得到普遍應(yīng)用，并帶動(dòng)了熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展。而在歐洲其他國家，由于燃料豐富、廉價(jià)，熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展緩慢。在經(jīng)歷了1973/1974年和1979/1980年兩次石油危機(jī)后，以熱電聯(lián)產(chǎn)形式為主的區(qū)域供熱、區(qū)域供冷開始受到西方國家的重視。美國將區(qū)域供熱列入其政府節(jié)能計(jì)劃，英國國會(huì)則評(píng)價(jià)區(qū)域供熱為減少國家能耗的重要手段，而法國更是以立法的形式推動(dòng)熱電聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展。美國近年來熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展n 美國近年來熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展迅速，熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量在19801995年的15年間由12000MW增加至45000MW。目前，熱電聯(lián)產(chǎn)裝機(jī)容量已占美國總裝機(jī)容量的

10、約7。在日本能源供應(yīng)領(lǐng)域中，主要以熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)為熱源的區(qū)域供熱（冷）系統(tǒng)是僅次于燃?xì)?、電力的第三大公益事業(yè)，到1996年共有132個(gè)區(qū)域供熱（冷）系統(tǒng)。燃?xì)廨啓C(jī)熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)和汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮式制冷設(shè)備是日本熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)的主要形式。在歐洲，歐共體的熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電量已占其總發(fā)電量的9（其中丹麥、芬蘭和荷蘭已達(dá)到30以上），并計(jì)劃到2010年達(dá)到18，這將減少二氧化碳排放1.5億噸。區(qū)域供冷n 區(qū)域供冷沒有區(qū)域供熱應(yīng)用的如此廣泛，但由于其在經(jīng)濟(jì)上的吸引力也正在世界范圍內(nèi)慢慢被提倡和應(yīng)用。1962年美國在Harford city,Connecticut建成世界上最早的區(qū)域供冷系統(tǒng)，并可同時(shí)供應(yīng)蒸汽。目

11、前美國已有超過60個(gè)區(qū)域供冷系統(tǒng)。日本的區(qū)域供冷發(fā)展最快，而歐洲也已有多個(gè)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)投入運(yùn)行。我國熱電聯(lián)產(chǎn)建設(shè)n 我國早在建國初期，學(xué)習(xí)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)，重視發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)建設(shè)。在供熱機(jī)組占全部火電設(shè)備總?cè)萘恐?，?952年的2增加到1957年的17，僅低于蘇聯(lián)，居世界第二位。在經(jīng)歷了七十年代的發(fā)展低潮后，隨著改革開放和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國熱電聯(lián)產(chǎn)又取得了很大進(jìn)展。到1999年底，我國單機(jī)容量6000千瓦以上的熱電機(jī)組裝機(jī)容量達(dá)2815.9萬千瓦，占同期同容量火電機(jī)組的13.30。這些機(jī)組主要以煤為燃料，即熱電廠是由燃煤鍋爐和抽凝（或背壓）汽輪機(jī)組構(gòu)成。在供冷方面，熱電冷聯(lián)產(chǎn)形式的區(qū)域供冷在我國剛剛起步

12、，但發(fā)展迅速。全國多個(gè)城市擁有在燃煤熱電廠基礎(chǔ)上建立的熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，如濟(jì)南熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的供冷總?cè)萘拷鼛啄暌褟臒o發(fā)展到49.6MW，杭州兩個(gè)正在建設(shè)的熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)供冷總?cè)萘繉⒊^120MW。在燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)基礎(chǔ)上建立的燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)系統(tǒng)也已出現(xiàn)，如上海黃浦區(qū)中心醫(yī)院和浦東國際機(jī)場(chǎng)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，北京的燃?xì)饧瘓F(tuán)大樓和清華大學(xué)校園熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)等。 四熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)的研究現(xiàn)狀以及方向n 雖然熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在西方國家已得到較為廣泛的應(yīng)用，而且構(gòu)成熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的各主要設(shè)備的產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟和完善，但是由于我國在能源結(jié)構(gòu)、價(jià)格、管理體制以及冷、熱、電負(fù)荷等外部條件與國外存在差異，這就造成

13、了熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)在我國大中城市的推廣應(yīng)用，仍需要研究一些技術(shù)方面的重要課題。4.2.1熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系的研究建立一套以城市能源系統(tǒng)為中心的熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系，從經(jīng)濟(jì)能源環(huán)境等各種角度全方位對(duì)熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并與其它城市供熱、供冷和供電形式進(jìn)行比較，為熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。對(duì)于具體的工程項(xiàng)目，根據(jù)外部環(huán)境的不同，通過該評(píng)價(jià)模型，可以確定最佳的熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)形式和運(yùn)行模式。 4.2.2熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化研究熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置的研究 這包括：組成熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的各主要部件的模型，例如熱電機(jī)組、制冷機(jī)組、熱泵機(jī)組以及蓄能裝置等；整體系統(tǒng)最佳配置的建模和算法；不同

14、外部環(huán)境下系統(tǒng)最佳配置選擇等。 熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行的研究 針對(duì)全年變化的熱電冷負(fù)荷，在上述熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)最佳配置的基礎(chǔ)上，提出合理的運(yùn)行模式和運(yùn)行方案，是一個(gè)十分復(fù)雜的研究課題。 熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制研究 由于一天中不同時(shí)段的電價(jià)以及電力、熱（冷）負(fù)荷的變化，實(shí)現(xiàn)合理的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行方式以達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效益，不對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化控制是不行的。為此，需要研究開發(fā)出一套將熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)和供熱（冷）系統(tǒng)作為一個(gè)整體的優(yōu)化協(xié)調(diào)熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)控制系統(tǒng)。4.2.3重點(diǎn)裝置的研發(fā)與應(yīng)用小型樓宇熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的研發(fā)：由于樓宇具有獨(dú)立的熱、電、冷負(fù)荷以及系統(tǒng)規(guī)模小等特點(diǎn)，熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的配置和運(yùn)行問題尤為重

15、要。需要研究熱電機(jī)組容量、型式，制冷機(jī)、余熱鍋爐的搭配，蓄能裝置的利用，熱電冷裝置與電網(wǎng)的接入與協(xié)調(diào)等諸多問題。因此，應(yīng)在上述研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步專門加以研究和分析。 4.2.3重點(diǎn)裝置的研發(fā)與應(yīng)用蓄能系統(tǒng)的研究：為了協(xié)調(diào)冷熱負(fù)荷與電負(fù)荷的關(guān)系，往往需要在熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)中設(shè)置蓄熱蓄冷系統(tǒng)。在熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中應(yīng)用蓄熱蓄冷系統(tǒng)在我國尚沒有經(jīng)驗(yàn)。因此，對(duì)蓄熱蓄冷裝置的型式、結(jié)構(gòu)以及在整個(gè)熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)中的運(yùn)行策略研究是必不可少燃料電池的研究: 燃料電池的發(fā)電效率可達(dá)40以上，熱電聯(lián)產(chǎn)的效率也達(dá)到80以上。鑒于燃料電池的獨(dú)到優(yōu)點(diǎn)，隨著該項(xiàng)技術(shù)商業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，必將在未來熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)中占據(jù)重要的地

16、位。因此，燃料電池本身及在熱電（冷）聯(lián)產(chǎn)中的應(yīng)用研究是非常有意義的。 除濕系統(tǒng)與熱電聯(lián)產(chǎn)的結(jié)合n 除濕系統(tǒng)的研究:除濕系統(tǒng)所利用的熱量品位往往比吸收式制冷機(jī)更低，且能源利用效率更高。因此，除濕系統(tǒng)與熱電聯(lián)產(chǎn)的結(jié)合往往是更為先進(jìn)的熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，國外一些研究機(jī)構(gòu)也對(duì)此開展了研究工作。因而除濕系統(tǒng)及其在熱電冷聯(lián)產(chǎn)中的應(yīng)用研究是一個(gè)新的方向。4.2.4熱電（冷）聯(lián)供系統(tǒng)的創(chuàng)新研究本項(xiàng)研究主要包括系統(tǒng)新運(yùn)行模式和系統(tǒng)流程與配置的創(chuàng)新研究，就系統(tǒng)新運(yùn)行模式的研究方面，主要指針對(duì)不同外部環(huán)境下的熱電冷新運(yùn)行模式的提出和研究。就系統(tǒng)流程與配置的創(chuàng)新研究而言，主要指熱電聯(lián)產(chǎn)與電動(dòng)熱泵、蓄能裝置的結(jié)合、電動(dòng)制冷

17、與吸收式制冷等不同形式的系統(tǒng)配置與流程的創(chuàng)新與研 5 應(yīng)用實(shí)例n 北京XX賓館熱電冷聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案n 中國能源網(wǎng)（www.C）北京XX賓館熱電冷聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案n 為適應(yīng)北京申辦奧運(yùn)會(huì)要求，以及北京日趨嚴(yán)格的環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。建議本項(xiàng)目采用微型燃?xì)廨啓C(jī)-余熱溴化鋰空調(diào)冷熱水機(jī)組聯(lián)合循環(huán)方案（以下簡稱：本方案），實(shí)現(xiàn)熱電冷熱水四聯(lián)產(chǎn)，集中供應(yīng)北京XX賓館區(qū)域內(nèi)40000平方米建筑群的采暖、制冷和生活熱水，以及部分電力的供應(yīng)。 n 1、 外部條件： n 北京XX賓館位于西四環(huán)路X側(cè)，中國人民解放軍301總醫(yī)院以X，臨近奧運(yùn)會(huì)西區(qū)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館，交通非常便利，現(xiàn)有建筑面積40000平方米，如實(shí)行現(xiàn)代

18、化改造，必將在奧運(yùn)會(huì)期間擔(dān)負(fù)重要角色。目前執(zhí)行電價(jià)為北京商業(yè)用電標(biāo)準(zhǔn)，平均電價(jià)0.578元/kWh，燃料配置條件為天然氣，繼續(xù)燃煤已無可能，工業(yè)采暖氣價(jià)為1.8元立方米，熱電聯(lián)產(chǎn)氣價(jià)應(yīng)該低于這一價(jià)格。該區(qū)域沒有大規(guī)模集中供熱條件和規(guī)劃。由于燃料成本過高，電價(jià)居高，不論采用電采暖/制冷，還是燃?xì)庵比疾膳?制冷，都將造成企業(yè)成本支出過大。采用熱電冷聯(lián)產(chǎn)將能有效降低企業(yè)運(yùn)營成本。n 經(jīng)專家論證研究，采用技術(shù)先進(jìn)、高效率的微型燃?xì)廨啓C(jī)與余熱溴化鋰空調(diào)冷熱水機(jī)組聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)角度綜合評(píng)估，是最為可行的。2、微型燃?xì)廨啓C(jī)（簡稱：微燃機(jī)）： n 微型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)代表了21世紀(jì)能源利用的潮流：美國的

19、能源專家將微型燃?xì)廨啓C(jī)稱之為能源的PC機(jī)（個(gè)人電腦），它在未來能源系統(tǒng)中的位置將處于與PC機(jī)在因特網(wǎng)中相同的位置，具有極大的發(fā)展前景。微型燃機(jī)并不是什么新技術(shù)，它是在飛機(jī)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上研制成的，具有大量的應(yīng)用運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。n 其核心技術(shù)是：n a、 高速轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)速在每分鐘12萬-6萬轉(zhuǎn)； n b、 煙氣回注（可選部件）-將燃燒后的高溫?zé)煔馔ㄟ^一個(gè)設(shè)計(jì)緊湊的小型回?zé)崞鲗?shí)現(xiàn)回?zé)嵫h(huán)，對(duì)燃料預(yù)熱，提高系統(tǒng)能效； c、 小型永磁發(fā)電機(jī)；n d、 大容量半導(dǎo)體變頻技術(shù)； n e、 自動(dòng)控制技術(shù)； n f、 空氣軸承-保持轉(zhuǎn)子在每分鐘60000-150000轉(zhuǎn)運(yùn)行的。n ： 主要優(yōu)點(diǎn)：n a、體積小，重量

20、輕，隨處可放。一臺(tái)寶曼80kW微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)裝置，可供熱425kW，滿足一座建筑面積6000-10000平米大樓的采暖、制冷與生活熱水供應(yīng)。其幾何尺寸為：高 1.87m，長3.08m，寬0.85m，重量僅1.8噸； b、可以多臺(tái)組合運(yùn)行，加上蓄熱水柜，能夠靈活、可靠地對(duì)不斷變化中的熱、電需求進(jìn)行適時(shí)調(diào)節(jié)； n c、能通過電話線和自身的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)指揮其自動(dòng)運(yùn)行，無需人員職守、運(yùn)行費(fèi)用低； n d、燃?xì)獠挥迷鰤?，可以直接從燃?xì)飧邏汗芫W(wǎng)取氣，也可從低壓管網(wǎng)抽氣； e、直燃機(jī)連接實(shí)現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)，也可通過生產(chǎn)熱水，與熱水空調(diào)組合運(yùn)行； n f、投資低，用戶端的能量利用效率高、設(shè)備運(yùn)行效費(fèi)比低，效益

21、好； n g、 環(huán)境效益極佳，氮氧化物的排放25mmp，是燃?xì)忮仩t無法相比的。 3、項(xiàng)目裝機(jī)方案： n 建議采用3臺(tái)寶曼TG80CG-S/C型 80kW單循環(huán)供熱機(jī)組，加一臺(tái)寶曼TG80CG-Rec回?zé)嵫h(huán)機(jī)組，前置于2臺(tái)遠(yuǎn)大VII型余熱溴化鋰空調(diào)機(jī)，采用2拖1布置，將微燃機(jī)余熱排入溴化鋰空調(diào)，保留燃燒器，作為補(bǔ)燃-再燃調(diào)節(jié)和備用手段。 寶曼TG80CG-S/C型 80kW單循環(huán)供熱機(jī)組因?yàn)闆]有回?zé)崞?，價(jià)格比較便宜，但系統(tǒng)對(duì)熱沒有調(diào)節(jié)能力。因此，需要一臺(tái)寶曼TG80CG-Rec回?zé)嵫h(huán)機(jī)組擔(dān)任系統(tǒng)調(diào)節(jié)和春秋季熱水供應(yīng)。該項(xiàng)目執(zhí)行"以熱定電"原則，不供熱，不發(fā)電。n 發(fā)電裝機(jī)

22、容量320kW，為目前平均電力需求的50%左右，作為基本負(fù)荷。n 供熱裝機(jī)容量1700kW，理論制冷能力（COP1.3）2210kW系統(tǒng)設(shè)計(jì)保證能力n 項(xiàng)目 單位 數(shù)值n 保障面積 M2 40000n 最大發(fā)電能力 kW 320n 平米電量 w/M 2 8n 最大供暖能力 kW 1700n 平米熱量 w/M2 42.5n 最大制冷能力 kW 2210n 平米制冷量 w/M2 55.25n 該標(biāo)準(zhǔn)基本可以滿足北京地區(qū)達(dá)到國家第一階段建筑節(jié)能目標(biāo)的持續(xù)采暖-制冷需求標(biāo)準(zhǔn)（無新風(fēng)）。 4、項(xiàng)目定性：n 國家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)、國家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、建設(shè)部和國家環(huán)?？偩致?lián)合下發(fā)的計(jì)基礎(chǔ)20001268號(hào)關(guān)于

23、發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定，第十四條規(guī)定："以小型燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組和余熱鍋爐等設(shè)備組成的小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，適用于廠礦企業(yè)，寫字樓、賓館、商場(chǎng)、醫(yī)院、銀行、學(xué)校等較分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保護(hù)環(huán)境、減少供電線損和應(yīng)急突發(fā)事件等綜合功能，在有條件的地區(qū)應(yīng)逐步推廣。" n 本項(xiàng)目屬于：小型熱電冷聯(lián)產(chǎn)節(jié)能環(huán)保項(xiàng)目。 5、設(shè)備年利用時(shí)間與電價(jià)估算： n 北京地區(qū)商業(yè)用電已經(jīng)實(shí)行風(fēng)谷差電價(jià)，在規(guī)劃運(yùn)行時(shí)段是必須考慮風(fēng)谷差時(shí)段的電價(jià)變化，以保證經(jīng)濟(jì)性。 北京XX賓館熱電冷聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案n 北京商業(yè)電價(jià)n 時(shí)段 平均利用時(shí)間 公布電價(jià)n 單位 hrs 元/kWhn 高峰 8 0.9

24、2n 平峰 8 0.56n 低谷 8 0.2531臺(tái)寶曼TG80CG-Rec型80kW回?zé)嵫h(huán)機(jī)組1臺(tái)寶曼TG80CG-Rec型80kW回?zé)嵫h(huán)機(jī)組項(xiàng)目 日利用時(shí)/小時(shí)/平均電價(jià)/設(shè)備發(fā)電出力/小時(shí)發(fā)電收入/年發(fā)電收采暖期 20 3020 0.6426 72.94 46.87 141,551.16制冷期 20 1820 0.6426 72.94 46.87 85,305.66合計(jì) 4840 72.94 226,856.82應(yīng)用電價(jià) （計(jì)算） 0.6426 3臺(tái)寶曼TG80CG-S/C型 80kW單循環(huán)供熱機(jī)冬季采暖期運(yùn)行151天，每天20小時(shí)，制冷期91天平均每天運(yùn)行12小時(shí)，非采暖制冷期停機(jī)

25、，這3臺(tái)機(jī)組始終保持滿負(fù)荷運(yùn)行。1臺(tái)寶曼TG80CG-Rec回?zé)嵫h(huán)機(jī)組在采暖、制冷期利用時(shí)間與其他3臺(tái)相同，非采暖制冷期123天，每天平均運(yùn)行12小時(shí)，平均供熱出力按60%考慮。n 全系統(tǒng)年平均利用時(shí)間為5209小時(shí)。應(yīng)用實(shí)例n 上海能源結(jié)構(gòu)和利用的安全性研究報(bào)告 n 應(yīng)用型的研發(fā)項(xiàng)目應(yīng)該主要由企業(yè)或企業(yè)集團(tuán)出資并主持研究開發(fā)。有關(guān)大學(xué)和研究所可以積極承擔(dān)研究任務(wù)。政府部門可以出臺(tái)有關(guān)政策和法規(guī)條例，指導(dǎo)或促使企業(yè)要強(qiáng)化研發(fā)工作，特別是我國加入WTO以后，企業(yè)將參與全球化競(jìng)爭，持之以恒的研發(fā)工作是各個(gè)企業(yè)迫在眉睫的任務(wù)，隨著我國市場(chǎng)化進(jìn)程的加速，政府的指導(dǎo)監(jiān)督、管理職能將強(qiáng)化，有關(guān)具體的項(xiàng)目

26、開發(fā)工作及資金籌措工作將逐步通過資本市場(chǎng)來解決。 n l          建議盡快組織開發(fā)并能形成產(chǎn)業(yè)的高效綠色能源設(shè)備n 天然氣利用設(shè)備：n （1）區(qū)域性燃?xì)鉄犭娎渎?lián)供系統(tǒng)n 如圖2-15所示。該系統(tǒng)當(dāng)在供熱和供冷的時(shí)間在全年能達(dá)到4000小時(shí)以上，熱電負(fù)荷穩(wěn)定的情況下，系統(tǒng)熱效率可達(dá)到75%85%。該系統(tǒng)中的技術(shù)難點(diǎn)主要是我國還沒有掌握自主開發(fā)的燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)。但當(dāng)前完全有條件可以利用上海電力（集團(tuán)）公司自身的力量及借助西門子公司、GE公司或日立公司的技術(shù)組織開發(fā)并形成產(chǎn)業(yè)n 由于西氣東輸，上

27、海從2003年以后將會(huì)有大量的天然氣供入，而上海正在進(jìn)一步推進(jìn)“一城九鎮(zhèn)”建設(shè)、工業(yè)和科技園區(qū)建設(shè)、大型的生態(tài)住宅區(qū)建議、城市公共設(shè)施改造、新型商業(yè)區(qū)建設(shè)的過程中會(huì)對(duì)高效率區(qū)域性燃?xì)鉄犭娎渎?lián)供系統(tǒng)有較大的市場(chǎng)需求，特別是2萬kW10萬kW中小型機(jī)組會(huì)有很多市場(chǎng)機(jī)遇，如果考慮全國的情況，市場(chǎng)需求就更大，建議市政府應(yīng)該作為重點(diǎn)盡快推動(dòng)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。n （2）微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)n 具體的結(jié)構(gòu)實(shí)例如圖2-17所示，圖2-17（a）為微型燃?xì)廨啓C(jī)組結(jié)構(gòu)示意，圖2-17（b）為300kW等級(jí)的柴油機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)的大小尺寸比較。2-17（a） 微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供系n 圖2-17（b） n 柴油機(jī)與燃?xì)?/p>

28、輪機(jī)n 大小尺寸比較n 據(jù)報(bào)道，以300kW微型燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組為例，綜合熱效率可達(dá)到70%，燃?xì)庀牧?30Nm3/h，蒸汽量1.2T/h，NOx排放濃度為35ppm，發(fā)電效率為20%。與柴油機(jī)組比較，容積和重量可大大減小，重量約減輕40%，發(fā)動(dòng)機(jī)不需要冷卻，結(jié)構(gòu)簡單、余熱利用方便。這種系統(tǒng)開發(fā)難度在于微型燃?xì)廨啓C(jī)的高精度制造技術(shù)以及高溫材料強(qiáng)度和可靠性。由于機(jī)械體積小，相對(duì)大型燃?xì)廨啓C(jī)的開發(fā)周期短，投資資金風(fēng)險(xiǎn)小。300kW以下機(jī)組的市場(chǎng)需求量很大，上海應(yīng)該組織開發(fā)。如上海柴油機(jī)廠，完全是有可能作為今后升級(jí)換代產(chǎn)品，望抓住機(jī)遇盡快組織開發(fā)。 n （3）中小型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱電聯(lián)供系統(tǒng)n 近年來一

29、些先進(jìn)工業(yè)國家還開發(fā)了一些小型的適合于單一旅館、大樓、賓館以及醫(yī)院、家庭等使用的熱電（冷）聯(lián)供系統(tǒng)。如圖2-18所示是使用天然氣的小型柴油機(jī)方式的熱電聯(lián)供裝置。n 這種系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性好、效率高、清潔、操作容易等特點(diǎn)，可根據(jù)不同的用途配置燃?xì)獠裼蜋C(jī)方式的發(fā)電機(jī)組。功率范圍可以從幾千kW到幾個(gè)kW。綜合熱效率可以達(dá)到80%以上。隨我國電力市場(chǎng)開放，發(fā)電與輸電分營的改革不斷深化，今后小型的分散型熱電聯(lián)供會(huì)逐步普及。在上海擁有對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的生產(chǎn)和開發(fā)能力較強(qiáng)，只需不多的投入就可將原有的柴油機(jī)改造成燃?xì)獠裼蜋C(jī)方式的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，即可以比較快地形成產(chǎn)業(yè)并為市場(chǎng)所接受（4）家庭用燃?xì)饪照{(diào)系統(tǒng)：燃?xì)饫渑?/p>

30、調(diào)這種系統(tǒng)有如下特點(diǎn)： （a）由于使用水作介質(zhì)，所以受外界空氣溫度影響小。 （b）如果是高氣密、高絕熱住宅，一個(gè)外機(jī)可以帶5臺(tái)室內(nèi)空調(diào)和2個(gè)地板加熱系統(tǒng)。 （c）完全不使用含氟介質(zhì)，對(duì)地球環(huán)境保護(hù)很有利。 （d）與一般的空調(diào)系統(tǒng)相比較，由于燃?xì)赓M(fèi)用便宜，加上采用吸收式熱泵使機(jī)組熱效率高、經(jīng)濟(jì)性好。在夏天制冷情況下，單位時(shí)間的運(yùn)行費(fèi)約為用電時(shí)的0.685；在冬天制熱的情況下，單位時(shí)間的運(yùn)行費(fèi)約為用電時(shí)的0.755。 燃?xì)鉄岜每照{(diào)（GHP：Gas Heat。燃?xì)鉄岜每照{(diào)系統(tǒng)主要由燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)、室外熱交換器、燃?xì)鉄峤粨Q器以及二重組合熱交換器組成的室外機(jī)，通過兩根管道與室內(nèi)機(jī)相聯(lián)形成系統(tǒng)。一般的空調(diào)是由電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)冷暖空調(diào)。大力發(fā)展燃?xì)饫渑照{(diào)及燃?xì)鉄岜每照{(diào)有利于解決上海市日益突出的峰谷電負(fù)荷矛盾；這兩種系統(tǒng)的熱效率都要比一般用電空調(diào)高，有利于節(jié)能；從技術(shù)角度分析我們完全可能在較短的期間內(nèi)開發(fā)出系列化的產(chǎn)品。由于這類產(chǎn)品在先進(jìn)的工業(yè)國家已逐步普及，一旦我國加入WTO以后，國外產(chǎn)品會(huì)大舉進(jìn)入我國市場(chǎng)，所以我們必須盡早建立高效率開發(fā)體制和組織建立生產(chǎn)、銷售、服務(wù)體系（5）天然氣汽車n 天然氣是汽油機(jī)和柴油機(jī)十分有前景的代用燃料，使用天然氣作燃料的汽車，一般說來只要對(duì)汽車上的燃料供給系統(tǒng)作改造以外，汽車的基本結(jié)構(gòu)不需作大的變動(dòng)?，F(xiàn)在世界上普遍在使用的天然氣汽車大多都