冷热电联供系统节能分析

刘莉娜/哈尔滨东安发动机（集团）有限公司

冷热电联供系统节能分析

刘莉娜/哈尔滨东安发动机（集团）有限公司

世界各国都非常重视能源问题，因为它是人类社会生存和发展的物质基础，是国民经济的基本支撑。分布式能源系统作为节能降耗的有效途径受到普遍的关注。冷热电联供（CCHP）系统作为分布式能源供应系统的一种，以其独立供能、综合效率高等特点，逐渐成为能源领域内研究的热点。本文介绍了冷热电联供（CCHP）系统的基本原理和结构，从一次能耗的角度与分产系统相比，提出节能率的概念，并分析了冷、热、电三联产的节能性。

冷热电联供系统；一次能耗;节能率

一、前言

能源是人类社会生存和发展的物质基础，是国民经济的基本支撑。中国的一次能源生产居世界第三位，成为世界能源大国，但是我们也应清醒地看到，中国能源还存在许多重大问题，其中能源效率低就是其中之一。

分布式能源系统作为节能降耗、保证可持续发展战略实施的有效途径受到普遍的关注。冷热电联供系统是集制冷、供热及发电过程一体化，是建立在能的梯级利用原理基础上的多联产总能系统。在三联产中，燃料燃烧产生的高品位能量通过汽轮机或燃气轮机发电，低品位的能量可以根据用户的需求直接供热或者通过吸收式制冷系统制冷，实现冷、热、电的联产联供，从而有效利用能源，提高能源的节能率。

二、冷热电联产

1.冷热电三联产系统组成。冷热电三联产系统包括由蒸汽轮机、燃气轮机或柴油机发动机带动的发电机组，抽汽、排气或工业过程余热驱动的制冷机组，及抽汽、排气或工业过程余热提供的供热及生活热水系统。冷热电联产系统按照各部分的功能分为五个部分，即驱动系统、发电系统、供热系统、制冷系统和控制系统。将不同的设备进行不同的组合就组成不同型式的冷热电联供系统。

2.热电联产系统。冷热电联产是在热电联产的基础上发展起来的。热电联产顾名思义就是将电能和热能联合生产。燃料燃烧产生的化学能转化为高品位的热能用来发电，同时将已经做过功的低品位热能回收，用于对外供热。这不仅符合了能源梯次化的原则，而且提高了经济性，从而节约了能源。

以微型燃气轮机为例，利用燃料产生的热能进行发电的同时，将涡轮排出的高温燃气加以利用对外供热（制冷）。为了提高微型燃气轮机的发电效率，通常利用回热器回收燃气轮机涡轮排烟的热量。如图1。

图1 带有回热器的微型燃气轮机热电联供系统

1发电机；2空气进口；3压气机；4进入回热器的空气；5燃烧室；6涡轮；

7回热器；8排气出口；9余热锅炉；10冷水进口；11热水出口；12系统排气出口。

下面我们从一次能耗地角度来分析热电联产的节能性，从而引入冷热电三联产系统的节能分析。图2，热电联产简化模型。两个系统有相同地发电量 E 和供热量 Q。

图2 热电联产简化模型

微型燃机的发电效率为0.3，供热效率为0.6；常规发电系统的发电效率为0.36，对于现代发电厂，锅炉的供热效率为0.90～0.92。热电联供系统的节能性显而易见。

3.冷热电联产的节能性。冷热电联产是在热电联产的基础上加入了制冷系统。通常应用较广泛的制冷方式主要是压缩式制冷和吸收式制冷。吸收式制冷机消耗的能量形式是低品位的热能，因此冷热电联产中吸收式制冷起着不可取代的作用。

本文以微型燃气轮机和吸收式制冷为例，如图3为热电冷三联产系统与分产的一次能耗比较模型。

图3 热电冷三联产系统与分产的一次能耗比较模型

冷热电联产一次能耗P

COP--吸收式制冷的制冷系数

4.节能率I

三联产的节能率是指三联产系统的一次能耗与分产相比时的一次能耗的相对节约率，用I表示，因此：

将上面的相关公式代入上式得

在同一制冷温度下，给定吸收式制冷机的制冷系数 为0.8，压缩式制冷机的制冷系数为3，则

由此可见节能率恒大于零。

三、结论

系统一次能耗越小，该系统越节能。因此当所需供电量、制冷量，供热量相同时，冷热电联产相对冷热电分产来说是节能的。

【1】严俊杰，黄锦涛，何茂刚编著。冷热电联供技术，化学工业出版社。2006年第一版.