分布式供电在集中供热系统中的应用

分布式供电在集中供热系统中的应用

1用电热电联产在加热设备的基础上发展起来的。将加热设备与吸收式冷却技术相结合，以便在制冷量的同时提供能耗和冷能，因此初始容量的热电联供必须基于发电厂。但随着分布式供电概念的提出，冷热电联供又得到新的发展，其中分布式供电是指将发电系统以小规模（数千瓦至50MW的小型模块式)、分散式的方式布置在用户附近，可独立输出电、热或冷能的系统。与常规的集中供电电站相比，其输配电损耗较低甚至为零，可按需要灵活利用排气热量（烟气、蒸汽）实现热电联产或热电冷三联产，提高能源利用率，可广泛应用于同时具有电力、冷热量需求的场所如商业区、居民区、工业园区、医院等，具有较大的发展潜力。典型冷热电联产系统一般包括动力系统和发电机（供电）、余热回收利用装置（供热）、制冷系统（供冷）等。冷热电联产中制冷机以吸收式为宜，目前常用的是溴化锂、氨吸收式制冷系统，前者制冷温度不低于5℃，一般用于舒适空调；后者则制冷温度范围很大，为-10℃～-50℃，除可用于舒适空调外，还可用于0℃以下的制冷场所。2冷设备的选择2.1主要器器等组成吸收式制冷机主要由发生器、吸收器、冷凝器、蒸发器、节流阀、溶液泵及溶液热交换器等组成，如图1所示。在发生器中溶液被加热浓缩后流向吸收器，高温冷剂蒸汽进入冷凝器被冷却成液态冷剂，经节流降压进入蒸发器并吸收冷水中的热量汽化为低温冷剂蒸汽，再进入吸收器被浓溶液吸收而变为稀溶液，由溶液泵提升至发生器而完成制冷循环。2.2单效和双效型按驱动能源情况划分，主要有直燃型、蒸汽型、热水型、烟气型等，另随着太阳能利用研究的深入，又出现了太阳能型，但应用不多。⑴直燃型：通过燃料燃烧释放热能加热发生器完成循环，根据燃料种类又分为燃煤、燃油、燃气型等。⑵蒸汽型：利用蒸汽向发生器提供热能，根据蒸汽品位又分为单效和双效型，它们通常采用的饱和蒸汽压力分别为0.03～0.15MPa和0.25MPa以上，前者热力系数较低，如单效溴化锂制冷机仅约为0.65～0.7；后者则较高，一般在1.3以上，故最好采用双效型。⑶热水型：利用85℃～150℃热水向发生器提供热能，其热能品位较低，故一般均为单效型。⑷烟气型：利用高温烟气加热发生器提供。此外，还有将几种热源结合而构成的新型式，如“烟气型+热水型”形成烟气热水型（如图3），烟气进入高压发生器，热水进一步被烟气余热加热后进入低压发生器，既利用了低温热水，又提高了制冷机的热力系数。为适应冷热电联供各部分的比例调节，还有烟气补燃型（图4），即当烟气余热量不满足制冷机需要时，采用燃料燃烧补充热量。2.3冷电补偿机的选择由于模式较多，故往往根据现有资源数量、资源品质、冷热电分配比例来加以选用，相应地制冷机型式也应根据不同情况确定。蒸汽驱动热源该系统是以煤在锅炉内燃烧产生高温高压蒸汽进入汽轮机推动涡轮旋转而发电，做功后的乏汽或从汽轮机中抽出部分蒸汽可向用户提供蒸汽、热水或作为吸收式制冷机的驱动热源（如图2），它作为最典型的发电系统型式，适合于热电厂采用。该模式下蒸汽压力≥0.25MPa，一般采用蒸汽型双效吸收式制冷机。动发电机发电随着“西气东输”工程的实施和分布式发电系统概念的引入，以天然气为燃料的发电系统开始在生活区和工业园中采用。天然气进入燃烧室燃烧后产生高温高压烟气，推动燃气轮机发电机组发电，送出的烟气温度较高（>250℃），可作为烟气型吸收式制冷机的驱动热源（如图3）。该模式的制冷机一般采用烟气型吸收式制冷机，有利于提高系统冷热量输出比例，烟气直接驱动制冷机，减少了设备初投资，但冷热电比例不易调节。因此，可使用烟气补燃型吸收式制冷机，当燃气轮机排出的烟气热量低于制冷机需热量时，机组补燃系统启动，将燃料直接接入吸收式制冷机燃烧室中燃烧以提供热量（如图4），故燃气轮机发电系统制冷机一般选用烟气型或烟气补燃型。蒸汽轮机发电燃气轮机排出的烟气温度较高，为提高单位燃料的发电效率，往往将烟气余热加以利用，将烟气作为余热锅炉热源，其产生的蒸汽再驱动蒸汽轮机发电（如图5）。该模式中来自余热锅炉和蒸汽轮机的蒸汽向用户提供蒸汽、热水或作为吸收式制冷机的驱动热源，制冷机一般为双效或单效蒸汽型吸收式，但设备投资较高，且有燃气轮机和蒸汽轮机两种机组，运行管理较不便，故已较少采用。烟气热水型其工作原理与燃气轮机发电系统基本相同，只是内燃机缸套冷却时产生热水可利用其余热，由内燃机来的热水和高温烟气进入烟气热水型吸收式制冷机，驱动制冷机向用户提供冷热水（如图6）。为提高冷热电比例调节的灵活性，可使用烟气热水补燃型吸收式制冷机。3采暖采暖电联供广州大学城分布式能源站与广东LNG项目相衔接，以液化天然气作为燃料，首先在燃气轮机中作功发电，然后通过对燃气轮机排烟热量的梯度利用，余热锅炉中产生高温蒸汽进一步在主汽透平中转化成电能，并抽出一部分温度稍低的蒸汽作为热媒通过溴化锂吸收提供区域集中供冷，最后还将低温的烟气热量用于生产集中向用户提供的生活热水。由于可在每个环节综合利用，不仅降低了用电成本，还具有环保和价格的双重优势。分布式能源站还能减少广州电网负担特别是峰荷负担，与大电网形成互补，大大提高供电安全性和可靠性，即使大电网发生意外如地震、暴风雨等破坏时仍能维持能源供应。冷热电联供可实现能源