谈热电冷三联供技术在重庆地区的应用

赵 翔 宇

(中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016)



谈热电冷三联供技术在重庆地区的应用

赵 翔 宇

(中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，重庆 400016)

介绍了国内外热电冷三联供系统的发展现状，结合热电冷三联供技术在重庆地区的应用情况，分析了该技术在发展应用中存在的问题，提出了在重庆地区大力发展江水源热泵与天然气三联供的能源集成系统的建议。

热电冷三联供，管道，天然气，能源集成系统

0 引言

随着人们对环境污染、能源效率、能源供需的日益关注，实现能源、环境、经济协调发展成为人类社会追求的共同目标。随着天然气的普遍使用和人们对环境质量要求的不断提高，热电冷联供技术将成为我国城市建设与发展过程中颇具潜力的能源供应模式。热电冷三联供(CCHP)又称分布式供能系统，是一种对能源进行梯级利用，将制冷、供热及发电过程一体化的多联产系统，具有热电冷负荷分配灵活、综合效率高、经济性能好、节能环保等优点，很多有条件的大中型城市(如北京、上海、广州等)均在积极引进该项技术。为此，重庆市也在努力探求热电冷三联供技术在重庆地区的应用。

1 国内外热电冷三联供发展情况

1.1 国外三联供技术发展概况

美国作为全球发展新型能源系统的先锋，进一步发展“分布式热电联产系统”被列为国家长期的发展规划，与此同时还制定了清晰的战略目标：即到2020年的时候，燃气分布式能源技术在新建办公楼群(或商业楼群)中的应用比例将高达50%，且发电机组总的装机容量将在原有基础上新增9.5亿kW，占整个美国总用电量的29%[1]。燃气分布式能源技术在日本应用领域广泛。近年来，日本的住宅及小型商务用户市场中出现容量为1 kW～300 kW小型燃气分布式发电系统，超过2 000户的家庭安装了容量为1 kW的小型燃气分布式功能系统(附带热水储藏)[2]。在欧洲，燃气分布式能源系统产生的发电量占整个欧洲总发电量的9%，大约减少1.5亿 t的CO2排放量。目前整个欧洲大约10%的电力供应来源于已投入运行的燃气分布式能源项目所产生的电力，能源项目规模从几千瓦到几百千瓦不等。而德国作为欧洲最大的燃气分布式热电联产市场，其50%的电力需求是通过燃气分布式能源项目来提供的，目前德国政府正积极计划通过大力推广利用燃气分布式能源发电来实现到2020年燃气分布式能源发电量达25%的目标。此外，芬兰的燃气分布式热电联产发电量占总发电量的28%以上，在世界供热领域处于较高水平。

1.2 国内三联供技术发展概况

与发达国家相比，我国天然气热电冷三联供系统发展还处于初级阶段，截至目前国内主要城市(如北京、上海、广州)所建项目仍以试点项目为准(见表1)[3]。国内较大的燃气热电冷三联供能源站项目当属广州市大学城能源站项目，该能源站设置2台7.8万kW的燃气—蒸汽联合循环机组，被视为广东省电网系统中“保亚运”供电且具备黑启动能力的重要电源，具有良好的经济效益、社会效益、节能效益和环保效益。

表1 北京、上海、广州市燃气冷热电三联供工程情况表 kW

2 热电冷三联供技术在重庆地区的应用

最近几年，热电冷三联供技术[4]已在国内很多大中型城市得到推广和应用，也获得了一些效果和经验。在此基础上，重庆地区也在努力探求天然气热电冷三联供技术在本地区的应用，弹子石CBD总部经济区集中供冷供热能源站是重庆地区第一个已投入使用的试点项目，也是全国首个将江水源热泵系统和天然气分布式能源系统结合使用的能源站，不仅可以为周边建筑提供环保高效能源保障，富余电力还并入国家电网，开创了能源服务的新篇章。弹子石CBD能源站的特点：1)江水源热泵系统与热电冷三联供系统结合使用，进一步降低能耗，提高能源利用效率，更经济。若同样为用户提供40度电和1 t热水，相比传统中央空调，该能源站可以便宜约16元。2)不设冷却塔等设备，节省费用，降低空调噪声和热排放问题。3)该项目全部建成并投入使用后，对于冷热源部分，全年节能率将高达65%，相当于全年节省6 560 t标准煤，减少约2万t的CO2排放量和约1 000 t粉尘排放量，节省约42万m3自来水量，节能效果显著。

继CBD项目后，陈家桥、永川等区域也在进行天然气热电冷三联供系统项目建设，具体情况见表2。

表2 重庆地区冷热电联供项目情况表 kW

可见，重庆地区热电冷三联产系统发展项目较少，需要积极引进该项技术，而发展热电冷联供系统存在几处难点：1)经济性。热电冷三联供系统的性能随运行负荷的降低而降低，为了提高三联供系统运行的经济性，必然需要增加投资，该投资能在多少年内得以偿还，即投资回收期成为用户设计和发展三联供系统最重视之事[5]，而决定热电冷三联供系统经济性最重要的要素则是设备负荷和运行策略。2)热电不平衡。受用能区域热电需求特点及政策制约，三联供系统只能处于部分负荷状态下运行。3)能源系统划分及管网系统。在进行热电冷三联供系统设计时，关于水系统是按能源中心还是按能源分布特点进行划分是设计者必须思量的问题，因为与常规空调系统相比，联供系统的管道长度及管径较大，管道铺设、保温和检修等成本会影响初投资及运行费用。此外，还应从技术和经济两方面对不同管网系统的建设费用、运行费用进行对比分析，从而选择适宜的管网系统，使项目投资最少且日常维护及管理方便。

用能特点对天然气热电冷三联供系统有着不可忽视的影响，若将天然气热电冷三联供技术与其他技术(如江水源热泵系统、地源热泵系统、蓄能系统等)结合使用组成能源集成系统，不仅可以提高系统的运行稳定性，还可以提高系统的运行经济性。重庆市位于东经105°17′～110°11′、北纬28°10′～32°13′之间的青藏高原与长江中下游平原的过渡地带，水资源丰富，有利于进一步推进能源集成系统(江水源热泵系统与天然气三联供系统的结合)的发展，因为此种能源集成系统中各子系统自身优点不仅能够得到充分发挥，而且各种能源系统相辅相成，共同为能源中心提供更具安全性、可靠性和经济性的冷热源及电能需求。此外，与集中输送冷冻水的区域供热供冷系统相比，当用户末端负荷率较低时，集中输送冷却水的能源总线系统[6]较集中输送冷冻水的区域供热供冷系统在经济性、效率以及计费管理上具有更多的亮点。近几年来，能源总线系统因集成应用低品位的“未利用能源”及发挥规模效益的优点得到了较好的发展。

3 结语

热电冷三联供技术已在日、英、美等发达国家获得广泛应用，很多有针对性的规划可供借鉴。而该项技术在我国还处于初级发展阶段，重庆地区应以弹子石CBD总部热电冷三联供项目作为平台，积极发展天然气热电冷三联供项目(具备条件时，建议大力发展能源集成系统)，以缓解目前重庆地区在能源供应中存在的矛盾。

[1] Matthew.Cowie.Characterizing Combined Heating,Cooling and Power systems for buildings through theory and testing[J].Thesis(M.S.),2002(8):13-25.

[2] Lazzarin R.M. A new HVAC system based on cogenerationby an I.C. engine[J].Applied Thermal Engineering,1996,16(7):551-559.

[3] 王玉同.北京市天然气三联供系统应用系统[D].北京:北京工业大学硕士论文,2013.

[4] 邬韶萍,林奇峰.热电冷三联供发展探讨[J].山东化工，2009,38(7):49-51.

[5] 刘 莉,黄锦涛,丰镇平.100 kW微型燃气轮机冷热电联产的经济性分析[J].工程热物理学报，2004(6)：909-912.

[6] 白 玮,龙惟定,王培培.多源能源总线系统的技术要点初探[J].湖南大学学报(自然科学版),2009(12):137-141.

Discussion on the application of CCHP technology in Chongqing region

Zhao Xiangyu

(China Coal Mine Science Technology Group Chongqing Design Institute Co., Ltd, Chongqing 400016, China)

The paper introduces the development status of CCHP system at home and abroad. Combining with the application conditions of CCHP technology in Chongqing region, it analyzes problems existing in the technology development and application, and puts forward the suggestions of developing integrated energy management system by combining river water thermal pump with natural gas CCHP.

CCHP, pipeline, natural gas, integrated energy management system

1009-6825(2016)30-0195-02

2016-08-17

赵翔宇(1984- )，男，工程师

TU201.5

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