冷热电联供系统应用介绍

冷热电联供系统应用分析宣讲人：周晓波目录Ⅰ冷热电联供系统基本原理Ⅳ典型项目案例冷热电联供系统发展问题与对策ⅡⅢ冷热电联供系统发展现状冷热电联供系统基本原理

冷热电联供系统（CombinedCoolingHeatingandPower,CCHP）是指以天然气为能源，能同时满足区域建筑物内的冷（热）、电需求的能源供应系统，通常由发电机组、溴化锂吸收式冷（热）水机组和换热设备组成。冷热电联供系统将高品位能源用于发电，发电机组排放的低品位能源（烟气余热、热水余热）用于供热或制冷，实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上。

冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理管道天然气燃气轮机发电机变电站余热型溴化锂机组供电负荷制冷负荷供热负荷热水负荷典型组合模式1冷热电联供系统基本原理典型组合模式2管道天然气燃气轮机发电机变电站余热锅炉供电负荷制冷负荷供热负荷热水负荷蒸汽型溴冷机发电机蒸汽轮机冷热电联供系统基本原理高温段1000℃以上电能驱动热泵驱动吸收式制冷机排放除湿供热生活热水中温段100℃～500℃低温段100℃以下排放综合能源利用效率>70%温度对口，梯级利用冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理概括起来，冷热电联供系统具备如下优点：

（1)节能：将发电过程中产生的废热用于供热或制冷，充分利用了一次能源

（2）环保：采用天然气为能源，燃烧排放物对环境无污染

（3）安全：区域建筑物供电不受电网限制，确保了用户的供电安全

（4）平衡能源消费：减少了建筑物对城市电网的电力消耗，并增加了燃气消费，对缓解电力紧张、平衡能源消费具有积极作用冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理注：以燃煤电厂为基数(100％)。燃煤电厂采用高效脱硫和除尘设施。冷热电联供系统以天然气作为燃料，采用低NOx燃烧技术。资料来源自2004年冷热电系统国际年讨会。燃煤电厂与燃气冷热电联供系统排放比较%冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理冷热电联供系统基本原理核心装置包括燃气内燃机/微型燃气轮机，余热锅炉，吸收式空调机组，集成控制及并网控制等。包含：发电技术制冷、供热技术配电技术并网上网技术建筑节能技术燃气供应、给排水运营与系统控制等冷热电联供系统基本原理作为能源集成系统（IntegratedEnergySystems）,冷热电联供系统按照功能可分为三个子系统：动力系统（发电）、供热系统（供暖、热水、通风等）和制冷系统（制冷、除湿等）。动力系统处于冷热电联供系统的顶端，通常根据动力系统确定冷热电联供系统所采用的技术。该技术的采用取决于许多因素，包括：电负荷大小、负荷的变化情况、空间的要求、冷热需求的种类及数量、对排放的要求、采用的燃料、经济行和并网情况。冷热电联供系统基本原理①动力系统几种常见的动力系统如下表：内燃机燃气轮机微燃机容量（kW）20~50001000~50000030~350发电效率（%）22~4022~3618~27综合效率（%）70~9050~7050~70燃料气体燃料、油气体燃料、油气体燃料、油启动时间10s6min~1hr60s燃料供应压力低压中高压中压噪音高(中)中中Nox含量（ppm）较高低低冷热电联供系统基本原理

目前冷热电联供系统的动力系统主要使用燃气轮机和内燃机。对于以内燃机作为发动机的冷热电联供系统。其废热利用来自两个部分：一部分来自高温烟气，温度为500~600℃，可直接排入余热锅炉用来产生蒸汽；另一部分来自内燃机缸套冷却水，温度为85~95℃，以及润滑油的冷却水，温度为50~60℃，可直接用来进行热交换，产生热水。相比内燃机，微小型燃气轮机具有效率高，余热品位高等优点，代表着21世纪先进动力设备的高端技术，也是冷热电联供系统的发展重点，以Capstone微型燃气轮机为代表，美国是最早实施发展微小型燃气轮机冷热电联供系统的国家之一。冷热电联供系统基本原理

内燃机发电机组

内燃机发电机组成百上千个运动部件

微型燃气轮机涡轮机仅此一个运动部件永磁铁透平叶轮压缩机叶轮冷热电联供系统基本原理②供热系统冷热电系统中供热系统提供的热量主要或全部来自动力系统的高温排气，通常使用余热锅炉或热交换器回收动力系统排气中的热量；也可以使用吸收式机组中的热交换设备回收热量，此时吸收式设备起换热器的作用。常规的冷热电系统是将回收的热量直接提供给用户，这种方式系统比较简单，设备投资小。如果附近有合适的低温热源，比如说河流、湖泊、中水等，可以考虑让动力系统高温排气或者来自余热锅炉的蒸汽充当高温热源驱动吸收式热泵，从环境中获取一部分热量供给用户。冷热电联供系统基本原理

换热器冷热电联供系统基本原理③制冷系统

冷热电联供系统中制冷系统分为压缩式和吸收式两种：压缩式消耗电力或由动力系统直接动力，经轴传递给压缩机制冷；吸收式耗费低品位热能达到制冷的目的，动力系统余热被回收，然后用于驱动吸收式制冷系统对外供冷。压缩式制冷通过机械能的分配，可以调节电量和冷量的比例；吸收式制冷根据热量和冷量的需求进行调节和优化。最常见的吸收式制冷系统为溴化锂制冷和氨制冷。

烟气型溴化锂制冷机组

热水型溴化锂制冷机组冷热电联供系统发展现状上海市

“十一五”末，上海市燃气电厂（含冷热电联供系统）装机容量为2600MW，占总装机的12.9%；“十二五”前期规划装机7380MW，占总装机的28.9%。至2012年底，上海建成楼宇型冷热电联供系统占26个，总装机约30MW，在建和开展前期工作的楼宇冷热电联供项目30多个，总装机超过50MW。目前在项目规模和数量上走在了全国前列。

苏州市“十一五”末（2012年）江苏省燃气电厂（含冷热电联供系统）装机为3680MW，占总装机的5.7%，到2015年规划总装机为15000MW（其中冷热电联供系统项目为1000MW）,占总装机的13.6%。苏州市目前已投运4台9F机组，共1560MW；6台9E机组，共1080MW；在建2台9E机组，共360MW；还有一批9F和9E机组也进入了核准备阶段。楼宇式冷热电联供起步良好，目前有近10个项目取得同意开展前期工作的批复，其中苏州火车站综合楼项目即将核准，苏州市计划在”十二五“期间建设20座以上冷热电联供系统。冷热电联供系统发展现状杭州市“十一五”末（2010年）浙江省燃气电力厂装机为3990MW，占总装机的7.0%。2011年6月，浙江省还启动了天然气热电联产项目抢建行动计划，确定抢建一批共计14个、装机总容量达7930MW的天然气热电联产项目，到2015年燃气发电（含冷热电联供系统）装机规划值为13000MW，占总装机的14.8%。目前，杭州市正按照浙江省抢建计划，大力推进冷热电联供系统发展。冷热电联供系统发展现状其他地区2012年底，广东省燃气电厂（含冷热电联供项目）装机为11234MW，占总装机的14.3%；到2015年燃气发电装机规划值为15000MW，占总装机的14.56%。北京建成的燃气电厂有7个，装机容量为2000MW，占总装机的30%；“十二五”期间规划装机8000MW，占总装机的72%。湖北省燃气装机容量为约360MW，占总装机的1.42%冷热电联供系统发展现状燃料供给2012年3月，《天然气发展“十二五”规划》“十二五”期间年均新增天然气消费量超过100亿立方米，2015年我国天然气消费量为2300亿立方米左右，供应能力将超过2600亿立方米（包括非常规天然气和进口天然气）；到2015年天然气占一次能源消费总量的比重达到7.5％。燃料保障综合考虑天然气利用的社会效益、环境效益和经济效益以及不同用户的用气特点等各方面因素，天然气用户分为优先类、允许类、限制类和禁止类。冷热电联供项目（综合能源利用效率70%以上，包括与可再生能源的综合利用）属于优先类。2012年12月，《天然气利用政策》-国发改委员第15号令

发布华电集团泰州医药城、中海油天津研发产业基地、北京燃气中国石油科技创新基地、华电集团武汉创意天地项目4个示范项目；中央财政将对首批示范项目给予适当支持。

示范项目（一）国家政策建于用户内部场所的冷热电联供项目，发电量可以全部上网、全部自用或自发自用剩余电量上网，由用户自行选择，用户不足电量由电网提供。上、下网电量分开结算，电价执行国家相关政策。公司免费提供关口计量表和发电量计量用电能表；公司地市或县级客户服务中心为冷热电联供项目业主提供接入申请受理服务，协助项目业主填写接入申请表，接收相关支持性文件。

2013年2月，《关于印发分布式电源并网相关意见和规范的通知》-国家电网办[2013]333号

电网企业负责分布式发电外部接网设施以及由接入引起公共电网改造部分的投资建设，并为分布式发电接入电网服务，与项目单位签订并网协议和购售电合同；国务院能源主管部门派出机构负责建立分布式发电监管和并网争议解决机制，切实保障各方权益；分布式发电采用双向计量电量结算或净电量结算的方式。电网企业应保证分布式发电多余电量的优先上网和全额收购。

2013年7月，《分布式发电管理暂行办法》-发改能源[2013]1381号并网政策发电管理（二）上海政策更换传统燃煤设备到2015年底，对本市划定的“无燃煤区”、“基本无燃煤区”范围内的1300余台（约4000蒸吨）燃煤（重油）锅炉实施清洁能源替代；对2011年1月1日-2015年12月31日燃煤（重油）锅炉实施清洁能源替代的，市、区县两级财政对项目建设单位给予一次性资金补贴。其中，燃煤锅炉按照三档进行差别化补贴，最高可达30万元/蒸吨；燃重油锅炉的补贴标准为10万元/蒸吨。专项系统资金扶持对冷热电联供项目按照1000元/千瓦给予设备投资补贴，对年平均能源综合利用效率达到70%及以上且年利用小时在2000小时及以上的冷热电联供项目再给予2000元/千瓦的补贴。每个项目享受的补贴金额最高不超过5000万元。燃气价格优惠

冷热电联供系统原动机用气：工业冷热电联供系统，0-80000立方米／月（含）以内为2.83元／立方米；80000立方米／月以上2.73元／立方米苏州市、杭州市虽然暂时未出台专项扶持办法，但均采取了相应措施支持冷热电联供系统发展：①保障天然气的供应，形成多气源保障，2012年度苏州全市用气达45亿立方。②禁煤保气，在工业园区严格实施小锅炉淘汰和禁入，并制定了气热价格联动政策。③政府投资项目强力实施，如苏州火车站综合楼天然气冷热电联供项目年内将开工建设，并在医院重点推进。（三）其他地区政策2010年：1090亿立方米；未来10年我国燃气供给量可望年均增长14%；2015年和2020年将分别达到2600亿立方米和4000亿立方米，相当于3.45亿吨标准煤和5.3亿吨标准煤，分别占一次能源的7.5%和11%。冷热电联供系统发展现状

从各省情况来看，考虑到天然气冷热电联供项目具有效率更高，机组容量更小，单位造价较高，因而营运成本也较高等特点，扶持天然气冷热电联供项目的政策主要是优惠气价和电价。而供热价，需要考虑用户的承受能力，主要是市场调节。上网电价定价原则按照经营期电价法来确定，根据成本核算和合理利润，保证投资方应有8%的投资回报率。同时按照成本弥补原则，在批复项目上网电价时考虑气价上涨带来的影响，明确建立上下游价格联动机制。项目操作流程冷热电联供系统发展现状冷热电联供系统投资包括设备成本、工程成本、场地成本及燃气电力等配套设施成本；成本分析冷热电联供系统发展现状冷热电联供项目投资分析项目类型：改造类项目和新建项目1、项目直接成本的构成：设备采购成本设备成本相对固定，并受到系统界面将严重影响工程建设成本工程建设成本的弹性比较大，可以比设备小也可比设备大很多，深受设计理念、建设理念的影响，尤其是新建项目。2、新建项目的特殊性是考虑总投资还是考虑增加的投资，两者相差很大。冷热电联供系统发展现状系统运行费用节约

①按照以往项目的经验，在冷热电联供系统合理配置，运行时间足够的情况下，每年可以为用户节省大量的运行费用。

②根据用户负荷和系统运行情况，楼宇型冷热电联供项目一般投资回收期为6-8年；区域型冷热电联供项目一般投资回收期为3-5年。收益=发电收益＋供热（冷）收益－天然气消耗费用－运行维护费用气价、电价决定了冷热电联供项目的基本经济效益走向；由于各地的气价差别较大，因此一个完全一样的项目就可以有不一样的结果；由此可以肯定项目的评价有研究的必要。系统设计边界条件1、气电比

一般要求电价是气价的0.3倍以上，才具有良好的经济性。2、投资回收

系统初步设计方案时要求其成本回收期在8年年以内才具有可操作性。系统方案设计要点1、负荷（电、热、冷、蒸汽、热水等）2、配电和电价（峰平谷）3、运行维护成本4、燃料成本及消耗量，燃料供应保障5、系统用房用地和环境（振动噪声排放）6、设备特性发电效率及综合效率（一次能源利用率）技术与经济相结合，确定系统成型1、容量（“以基本电负荷定容量、热电平衡”或“以基本电负荷定容量、热电平衡”）2、类型3、数量4、系统运行时间5、运行逻辑冷热电联供技术应用的根本目的是减少CO2排放如果项目项目评价中能加入减排的收益，将使评价趋于合理、公正；减排的收益具有持续性；减排评价具有可操作性；建立减排基金，进入碳交易市场。项目简介成都华润万象城二期，项目总建筑面积约38.74万平米，由大型商业、星级酒店、高端写字楼、SOHO居住办公建筑、住宅及其他配套建筑等业态构成。万象城二期属于重点用电区域，用电量较高。同时万象城二期也有夏季冷/冬季热空调的需求。其周边已敷设燃气管道，市政基础设施完善。当地平均电价为1.5元/kWh，气价为2.86元/Nm3.商场典型负荷分析商场典型负荷分析商场典型负荷分析负荷分析在商场营业期间，电负荷高于12000kW，而在其他时间段，电负荷较小；另外，在夏季空调季节，空调冷负荷波动较大，但在商场营业时间均在9000kW以上，而在冬季商场热负荷则较低，热负荷约为2000kW-10000kW。·1、设计原则“满足商场基本电负荷，热电平衡”为设计原则，设计总发电容量为6000kW，余热制冷量/余热供热量为5409/5088kW2、容量配置由3台内燃机发电机组（3X2000kW）、3台烟气热水型溴化锂吸收式冷温水机组，以及辅助设施。3、经济分析

系统全年运行3600h，其中制冷2700h，供热900h。系统总投资约7620万元，每年经济效益为1326.24万元，回收期为5.8年，每年节省标煤量为4680吨。

国内天然气冷热电联供项目分析区域分布：主要分布在上海、北京等经济发达及气源有保障的地区；原动机类型：从项目数量看，以内燃机和微燃机为主；发展趋势：近两来项目呈现快速增长趋势。区域分布图原动机类型图历年趋势图1213冷热电联供项目地区分布冷热电联供项目分析项目主要集中在经济发达的华东地区（上海、杭州、南京和昆山），华北（北京、天津）和华南地区（深圳、香港）以及靠近管道燃气的地区。从项目类型上看，多为楼宇型项目，以学校、办公楼与医院为主；而区域型项目有2个。工业领域项目未来趋多。ExistingCHPCapacity:85GW

美国冷热电联供系统应用统计情况1、上海市第一人民医院松江分院（医院）初始投资：500万元平均综合能源利用效率:82%节约能源费用:90万元/年节省标煤：283.02吨/年减少CO2排放量：633.35吨/年项目关键词：医院微燃机热电联供建成时间：2010年项目规模：建筑面积10万m2，床位数700个系统容量：电力195kW/生活热水6t/h运行方式：并网不上网/孤网双模式

冷热电项目典型案例2、深圳燃气集团总部办公大楼（办公）冷热电联供项目典型案例项目关键词：办公楼微燃机三联供建成时间：2012年项目规模：建筑面积6.3万m2系统容量：电力863kW/制冷量1163kW/制热量897kW/生活热水150kW

运行方式：并网不上网/孤网双模式运行时间：2520h

节省标煤：680吨/年减少CO2排放量：1350吨/年深圳燃气集团总部大楼冷热电联供系统流程图3、南方电网佛山供电局（863示范项目）中国南方电网有限责任公司在广东省佛山市供电局季华路变电站大院建立一个具有代表性的高效天然气冷、电联供示范系统。该系统是国家863计划开展冷热电联供系统研究的示范工程。院内包括已经建成的送电大厦、试验研究所和禅城区供电局新大楼，联供系统为上述三座办公楼提供电力及空调制冷供暖。冷热电联供项目典型案例南方电网佛山供电局冷热电联供系统流程图4、上海世博B片区央企总部能源中心（能源中心）冷热电联供项目典型案例项目关键词：能源中心区域型三联供建成时间：2014年项目规模：建筑面积59.73万m2系统容量：电力8564kW/制冷量7800kW/制热量6800kW

运行方式：并网不上网/孤网双模式平均综合能源利用效率:86%节省标煤：4107吨/年减少CO2排放量：10542吨/年上海世博B片区央企总部能源中心系统图5、浙江嘉兴华隆广场星级酒店（酒店）冷热电联供项目典型案例项目关键词：酒店内燃机三联供建成时间：2013年项目规模：建筑面积2.7万m2系统容量：发电量600kW/制冷量3425kW/制热量2107kW/制热水量1000kW

运行方式：并网不上网平均综合能源利用效率:78.1%节约能源费用：245.5万元节省标煤：859.1吨/年减少CO2排放量：1449.9吨/年华隆广场冷热电联供源系统图6、昆山福伊特纸业工厂（工业）冷热电联供项目典型案例项目关键词：内燃机工厂三联供建成时间：2013年系统容量：电力600kW/制冷量1725kW/制热量217kW运行时间：5600h

运行方式：并网不上网平均综合能源利用效率:80%节约能源费用：118.3万元节省标煤：475.5吨/年减少CO2排放量：1214.9吨/年

福伊特造纸织物（中国）分布式能源项目已于2012年10月顺利调试完成，该项目是国内首例工业领域内燃机天然气冷热电三联供项目。系统设计总发电容量为1.2MW，其中一期发电量为600kW、制冷量为1725kW、制热量（导热油）为217kW，年平均能源利用率可达80%左右。项目投产后可年节约能源费用120万元，节约标煤475.5吨，减排CO2量1214.87

吨，经济与环境效益显著。项目建设地是世界500强福伊特（VOITH）在中国设定的唯一一家纸机织物生产基地。因生产扩建与用能安全考虑，在新建厂区内建设分布式能源中心。一期供能系统由1台德国曼海姆（MWM）TCG2016V12C燃气内燃机组、1套工艺用导热油加热装置、1台热水补燃型溴化锂吸收式制冷机组、一套CCHP智能控制系统等部件组成。系统设计以“并网不上网”的方式运行，与市政电网一起满足厂内的用电需求。昆山福伊特纸业工厂冷热电联供系统图7、华润电力上海万象城（商业综合体）冷热电联供项目典型案例项目关键词：内燃机商业综合体三联供建成时间：2015年项目规模：建筑面积52.77万m2系统容量：电力2400kW

运行方式：并网不上网/孤网双模式平均综合能源利用效率:85%节省标煤：1765吨/年减少CO2排放量：4714吨/年上海万象城冷热电联供系统图该项目于2010年11月完成系统调试和设备性能考核试验。建筑面积：49648㎡该冷热电联供系统供能能力约占建筑最大设计负荷的10%系统组成：C200微燃机、2台烟气溴化锂空调供能能力：电力：190kW

制冷：282kW

制热：358kW系统特点：夏季和冬季为建筑提供基本的冷热电负荷，由市电和螺杆机组、锅炉作补充。过渡季节该系统的制冷或者采暖基本能够满足建筑的用8、上海申能服务有限公司（办公）冷热电联供发展问题、分析与对策政策问题配套政策有待完善缺乏标准体系支撑×电网公司视为辅业，积极性不高×冷热电联供发电市场份额影响电网公司业绩×冷热电联供系统发展处于起步阶段，项目自身经济性较差，配套的财税、金融和价格等方面支持力度不够，政策可操作性较差×冷热电联供系统具有的节能、环保、减少用地等社会效益和环境效益难以以经济收益形式反映出来×对冷热电联供系统发展标准缺位，使得一些项目忽视了合理选择规模，导致运行负荷不匹配，经济性大打折扣；×缺乏系统规划、建设标准，系统设计、施工、验收及运行管理均没有规章可循问题对策国家要求电网公司积极支持行业发展；电网公司积极参与冷热电联供系统项目投资，发展此板块业务国家高度重视节能减排、能源结构调整等问题，加大支持力度，出台实施细则国内CDM启动上线，助力节能环保行业发展冷热电联供系统专业委员会、中国城市燃气协会、国家能源局协作制定可实施的行业标准体系冷热电联供系统行业领军企业积极参与，为行业标准做贡献电网机制不适应1）政策问题系统构成单元现阶段发展中备注动力设备发电汽轮机、燃气轮机、内燃机、微燃机微小型燃气轮机热力循环成本有待降低