燃气冷热电联供技术在分布式能源中的应用与发展

[摘 要]随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的提出，分布式能源系统逐渐成为了能源领域的研究热点。燃气冷热电联供技术作为分布式能源的重要组成部分，具有高效、环保、灵活等优势，在节能减排、提高能源利用效率等方面发挥着重要作用。文章介绍了燃气冷热电联供技术的基本原理和分类，分析了其在分布式能源中的应用现状，探讨了其面临的挑战和未来的发展方向，旨在为燃气冷热电联供技术在分布式能源中的推广和应用提供参考。

[关键词]燃气冷热电联供；分布式能源；能源效率；可持续发展；能源转型

[中图分类号]TU83；TM61 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2024）06–0056–03

Application and Development of Gas Cooled Thermal Power Combined Supply Technology in Distributed Energy

WANG Zhixin

[Abstract]With the transformation of the global energy structure and the proposal of sustainable development goals， distributed energy systems have gradually become a research hotspot in the energy field. Gas based cogeneration technology， as an important component of distributed energy， has advantages such as high efficiency， environmental protection， and flexibility. It plays an important role in energy conservation， emission reduction， and improving energy utilization efficiency. The article introduces the basic principles and classifications of gas cooled cogeneration technology， analyzes its current application status in distributed energy， explores its challenges and future development directions， aiming to provide reference for the promotion and application of gas cooled cogeneration technology in distributed energy.

[Keywords]gas based cogeneration of cooling， heating， and power； distributed energy； energy efficiency； sustainable development； energy transformation

1 燃气冷热电联供技术概述

燃气冷热电联供技术（CCHP）是一种高效、环保的能源利用方式。其基本原理在于，通过燃气轮机或内燃机等设备，将天然气等燃料燃烧产生的热能转化为机械能，进而驱动发电机产生电能。同时，这些设备在运行过程中会产生大量的废热，这些废热可以被回收利用，用于供应建筑或工业领域的冷、热需求。因此，CCHP技术能够实现能量的梯级利用，提高能源利用效率，减少能源浪费。

CCHP系统的核心设备是燃气轮机或内燃机，它们通过燃烧天然气产生高温高压的燃气，推动轮机或活塞运动，进而驱动发电机发电。同时，这些设备在运行时会产生大量的高温废气，这些废气可以被收集并传递给热能回收装置，如热回收型溴化锂机组或吸收式制冷机等，用于生产热水、蒸汽或制冷。CCHP系统还可以配备储能设备，如蓄热罐、蓄冷罐等，以平衡能源供应和需求，提高系统的稳定性和可靠性。

2 燃气冷热电联供技术分类及其特点

根据燃气轮机或内燃机的类型及热能回收方式的不同，CCHP技术可以分为以下类型。

（1）燃气轮机型CCHP系统。该系统以燃气轮机为核心设备，通过燃烧天然气产生高温高压的燃气推动轮机旋转，进而驱动发电机发电。燃气轮机具有效率高、运行稳定、维护简便等优点，因此适用于大型工业和商业建筑。同时，该系统可以采用多种热能回收方式，如直接换热、间接换热等，以满足不同的冷热需求。

（2）内燃机型CCHP系统。该系统以内燃机为核心设备，通过燃烧天然气产生动力并驱动发电机发电。内燃机具有结构紧凑、启动迅速、适应性强等特点，因此适用于中小型建筑或分布式能源系统。同时，该系统可以通过烟道气热回收、缸套水热回收等方式，实现废热的回收利用。

（3）微型燃气轮机型CCHP系统。该系统采用微型燃气轮机作为核心设备，具有体积小、重量轻、启动快等优点，适用于家庭、医院等小型建筑。同时，该系统可以通过直接换热或间接换热方式回收废热，供应冷热需求。

（4）燃料电池型CCHP系统。该系统以燃料电池为核心设备，通过化学反应将燃料的化学能直接转化为电能和热能。燃料电池具有高效、环保、低噪声等优点，适用于对能源品质要求较高的场所。同时，该系统可以通过热回收装置将产生的热能回收利用，实现能源的梯级利用。

冷热电三联产CCHP功能如图1所示，CCHP能源组成利用比例如图2所示。

3 燃气冷热电联供技术的优势

（1）能源利用效率高。燃气冷热电联供技术可以将燃料中的能量充分利用，实现能源的高效转化和利用，提高能源利用效率。

（2）环保性能好。燃气冷热电联供技术使用的燃料多为天然气等清洁能源，相比燃煤等传统能源，其排放的污染物更少，对环境的污染也更小。

（3）灵活性高。燃气冷热电联供技术可以根据实际需求进行灵活调节，既可以满足高峰期的能源需求，也可以在低峰期进行能源储备，提高能源供应的稳定性。

4 燃气冷热电联供技术在分布式能源中的应用现状

随着全球能源需求的不断增长和环境保护压力的日益加大，分布式能源系统作为一种高效、环保的能源供应方式，受到了越来越多的关注。燃气冷热电联供技术作为分布式能源系统的重要组成部分，其在能源利用效率和环保方面的优势日益凸显。以北京地区为例，燃气冷热电联供技术已经得到了广泛的应用，具体如下。

住宅小区：在北京的许多住宅小区中，燃气冷热电联供技术被用于提供居民的热水、供暖和制冷等服务。相比传统的锅炉房供暖方式，燃气冷热电联供技术不仅能源利用效率更高，而且排放的污染物也更少，更符合环保要求。

商业中心：在北京的商业中心，燃气冷热电联供技术被用于提供商场、酒店、写字楼等建筑物的能源需求。由于商业中心对能源的稳定性和可靠性要求较高，燃气冷热电联供技术可以根据实际需求进行灵活调节，确保能源供应的稳定性。

工业园区：在北京的工业园区中，燃气冷热电联供技术被广泛应用于企业的生产和办公场所。通过集中供应能源，不仅可以提高能源利用效率，还可以降低企业的能源成本，提高企业的竞争力。

由此可见，燃气冷热电联供技术在北京地区的分布式能源系统中发挥着越来越重要的作用。未来，随着环保要求的不断提高和能源需求的不断增长，燃气冷热电联供技术在北京乃至全国的应用前景将更加广阔。同时，政府和企业应继续加大对燃气冷热电联供技术的研发和推广力度，推动其在分布式能源领域的应用和发展。

5 燃气冷热电联供技术在分布式能源中存在的问题与挑战

（1）燃气冷热电联供系统的初期投资较高，这成为了许多资金紧张的用户难以承受的负担。这一问题的根源在于，燃气冷热电联供系统涉及到燃气轮机、发电机、制冷机等多个设备的采购和安装，同时还需要进行管道、电气等基础设施的建设。这些都需要大量的资金投入，对于资金有限的企业或机构来说压力较大。

（2）由于燃气冷热电联供技术在国内尚处于推广阶段，相关的政策和标准尚不完善，这也给系统的建设和运行带来了一定的困扰。例如，对于燃气冷热电联供系统的运行管理、设备维护等方面，目前还缺乏明确的行业标准和规范，导致在实际操作中存在一定的盲目性和不确定性。

（3）燃气冷热电联供系统的运行维护也需要专业的技术和管理团队支持。燃气冷热电联供系统是一种高度集成化的能源系统，涉及到多个设备和子系统的协同运行。如果缺乏专业的技术人员和管理经验，可能会导致系统运行不稳定、效率低下等问题。这不仅会影响系统的使用寿命和性能表现，还可能带来安全隐患。

6 燃气冷热电联供技术的发展趋势

技术创新是推动燃气冷热电联供技术发展的关键因素。随着科技的不断进步，燃气冷热电联供技术也在不断突破。目前，该技术已经实现了自动化、智能化和高效化。通过采用先进的控制系统和智能化技术，燃气冷热电联供系统能够实现自动调节、优化运行和远程控制等功能，提高了系统的稳定性和可靠性。

燃气冷热电联供技术还在不断探索新的应用领域。例如，将燃气冷热电联供技术与可再生能源相结合，利用太阳能、风能等可再生能源进行辅助供热或供电，可以进一步提高能源利用效率，减少对传统能源的依赖。

7 结束语

燃气冷热电联供技术作为一种高效、环保的能源利用方式，具有显著的优势。例如，通过整合电力、热能和冷能的生产和供应，燃气冷热电联供系统能够实现能源的高效利用，降低能源成本，并减少碳排放，有助于推动环保事业的发展。但燃气冷热电联供技术在实际应用中也面临一些问题和挑战，如初期投资较高、运行维护需要专业团队支持及燃料质量和供应稳定性要求较高等。为了解决这些问题和挑战，政府、企业和科研机构需要加强合作，共同推动燃气冷热电联供技术的发展和应用。燃气冷热电联供技术的发展前景广阔，随着技术创新、政策支持和市场推广的不断推进，燃气冷热电联供技术将在未来发挥更加重要的作用，为可持续发展作出重要贡献。

参考文献

[1] 韩高岩，吕洪坤，蔡洁聪，等.燃气冷热电三联供发展现状及前景展望[J].浙江电力，2019（1）：18-24.

[2] 秦成伟.天然气分布式冷热电联供系统的优化设计与研究[D].大连：大连工业大学，2018.

[3] 顾志祥，孙思宇，孔飞，等.燃气冷热电分布式能源系统设计优化综述[J].华电技术，2019（3）：8-13，42.

[4] 孙思宇，于成琪，孙涛，等.冷热电三联供分布式能源系统研究进展[J].华电技术，2019（11）：26-31，56.

[5] 丁历威，应鸿，刘强，等.某天然气分布式能源冷电联供节能计算与经济性分析[J].电力需求侧管理，2020（5）：63-66，82.

[6] 李子申，赵嘉玮，单东雷，等.燃气分布式能源系统的典型案例分析[J].分布式能源，2019（1）：32-37.

[7] 赖建波，马俊峰.天然气分布式能源与天然气热电联产项目的区别[J].科技创新与应用，2018（31）：50-52.

[8] 张如意，王立明.浅议我国天然气分布式能源系统的发展现状[J].机械工业标准化与质量，2018（9）：41-43.

[9] 龚文慧.浅谈分布式冷热电联供系统集成及应用[J].现代制造技术与装备，2019（6）：101-102.