摘要：本文通過(guò)分析燃?xì)獍l(fā)電裝置的特點(diǎn)和天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的余熱利用最大化原則，說(shuō)明冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的年平均綜合利用率大于70%是可行的。說(shuō)明《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)》中的規(guī)定是科學(xué)的、合理的。本文通過(guò)熱電比對(duì)區(qū)域式天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能的影響，說(shuō)明熱電比既是反映區(qū)域式聯(lián)供系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是區(qū)域式上網(wǎng)發(fā)電和擴(kuò)大熱用戶的重要指標(biāo)。本文通過(guò)分布式能源節(jié)能率的計(jì)算公式說(shuō)明由發(fā)電設(shè)備、余熱利用設(shè)備和調(diào)峰設(shè)備組成的聯(lián)供系統(tǒng)中各部分的選型、規(guī)模和性能參數(shù)對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能率的影響，說(shuō)明隨著分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，樓宇式聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能率會(huì)不斷的增加，節(jié)能效益會(huì)不斷的提高。本文認(rèn)為區(qū)域式既是能源企業(yè)，也是能耗大戶，故節(jié)能減排是十分必要的。由于不同類型的建筑物的熱電比不同，由于不同規(guī)模的燃機(jī)的熱電比不同，故熱電比也應(yīng)該是評(píng)估樓宇式的重要節(jié)能指標(biāo)之一。

關(guān)鍵詞：年平均能源綜合利用率熱電比節(jié)能率

0引言

在《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)》中規(guī)定了天然氣分布式能源的年平均能源綜合利用率必須大于70%，同時(shí)在指導(dǎo)意見(jiàn)中也將天然氣分布式能源分為區(qū)域式和樓宇式，區(qū)域式是指具有規(guī)模較大，系統(tǒng)為燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)和并網(wǎng)并向公共電網(wǎng)輸送電能的特點(diǎn)的聯(lián)供系統(tǒng)，熱電比是熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目節(jié)能的評(píng)估指標(biāo)，但在《燃?xì)饫錈犭娙?lián)供工程技術(shù)規(guī)程》中未作規(guī)定。樓宇式的規(guī)模較小，當(dāng)以能源站的電能自發(fā)自用為依據(jù)，選擇發(fā)電機(jī)組容量時(shí)，即使年平均綜合利用率大于70%，節(jié)能率也是有限的，當(dāng)以樓宇的冷（熱）負(fù)荷為主，并按熱電平衡方法選擇發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量時(shí)，余熱供熱裝機(jī)容量約為全部冷（熱）負(fù)荷的30～40%，余熱全年供熱（冷）量約占全年總供熱（冷）量的60～80%，余熱量較大，但調(diào)峰設(shè)備的選擇對(duì)系統(tǒng)節(jié)能量影響較大。隨著分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，太陽(yáng)能、地?zé)?、可再生能源與樓宇式的結(jié)合，分布式能源系統(tǒng)的節(jié)能率會(huì)進(jìn)一步提高。從天然氣分布式能源的分類，性質(zhì)、特點(diǎn)和發(fā)展上看，年平均能源綜合利用率，熱電比和節(jié)能率都應(yīng)該是天然氣分布式能源的能源利用評(píng)估指標(biāo)。

1.年平均能源綜合利用率評(píng)估指標(biāo)是科學(xué)的、合理的

1.1 天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的一次能源綜合利用率

燃?xì)饴?lián)供系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于其能源綜合利用率高，符合國(guó)家的能源戰(zhàn)略和節(jié)能目標(biāo)。一次能源（燃?xì)猓┯砂l(fā)電機(jī)組產(chǎn)生30%-40%的高品位能源（電能），發(fā)電余熱再產(chǎn)生50%左右的低品位能源（熱能），同樣數(shù)量電能的做功能力是熱能的（4-5）倍，因此燃?xì)饴?lián)供系統(tǒng)一次能源通過(guò)梯級(jí)利用，綜合效率高于燃?xì)獍l(fā)電和燃?xì)夤嵯到y(tǒng)。

目前燃?xì)饫?、熱、電?lián)供系統(tǒng)所使用的發(fā)電機(jī)組發(fā)電效率較高，經(jīng)余熱回收利用后，年平均能源綜合利用率一般在70%-85%。

1.1.1. 天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的余熱利用最大化原則

天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)不同于小型熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目，為保證燃?xì)膺@一寶貴清潔能源的最佳利用，實(shí)現(xiàn)“分配得當(dāng)、各得所需、溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”，提高燃?xì)獾木C合利用效率，提出聯(lián)供系統(tǒng)“電能自發(fā)自用、余熱利用最大化”的原則。并且要求對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)備配置及運(yùn)行模式進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（一般在可行性研究階段進(jìn)行）。

1.1.2. 年平均能源綜合利用率的計(jì)算公式

——年平均能源綜合利用率（%）；

W——年凈輸出電量（kWh）；

Q1——年有效余熱供熱總量（MJ）；

Q2——年有效余熱供冷總量（MJ）；

B——年燃?xì)饪偤牧浚╩3）；

QL——燃?xì)獾臀话l(fā)熱量（MJ/m3）

該計(jì)算公式反映了天然氣能量在數(shù)量上的有效利用程度，采用該指標(biāo)評(píng)估天然氣分布式能源的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性是科學(xué)的、合理的。

1.2 年平均能源綜合利用率大于70%是可行的

1.2.1. 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的發(fā)電效率為35-45%，余熱利用形式為400-550℃的高溫?zé)煔狻?0-120℃的汽缸冷卻水和40-65℃的潤(rùn)滑油冷卻水，余熱利用效率約為40%。

1.2.2. 燃?xì)廨啓C(jī)

燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率為30-38%，余熱利用形式為450-600℃高溫?zé)煔猓酂崂眯始s為40%。

1.2.3. 聯(lián)供系統(tǒng)的年平均能源綜合利用率

①?gòu)囊陨险f(shuō)明可知，目前天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)所使用的發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率較高，經(jīng)余熱回收利用后，年平均能源綜合利用率一般在70-85%。

②年平均能源綜合利用率大于燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)的45%，大于燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)的55%。

1.3 年平均能源綜合利用率大于70%

年平均能源綜合利用率大于70%是天然氣分布式能源示范項(xiàng)目的強(qiáng)制項(xiàng)，是天然氣分布式能源示范項(xiàng)目必須達(dá)到的要求。

1.3.1《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)》（發(fā)改能源2011.2196號(hào)）中規(guī)定天然氣分布式能源的年平均能源綜合利用率應(yīng)大于70%。

1.3.2天然氣分布式能源示范項(xiàng)目評(píng)分辦法中僅對(duì)項(xiàng)目全年能源綜合利用率進(jìn)行限定，即對(duì)年平均綜合利用率低于70%的項(xiàng)目實(shí)行“一票否決”。

1.3.3《燃?xì)饫錈犭娙?lián)供工程技術(shù)規(guī)程》總則1.0.5規(guī)定年平均能源綜合利用率大于70%。

1. 年平均能源綜合利用率和熱電比是區(qū)域式能源利用的界控指標(biāo)

2.1 熱電比對(duì)節(jié)能的影響

熱電比即熱電廠發(fā)熱量和發(fā)電量的比值。根據(jù)《分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定，熱電比根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算：

熱電比=供熱量/（供電量×3600千焦/千瓦時(shí)）×100%。

在一定的發(fā)電效率之下，熱電比越高總熱效率越高，要求余熱利用程度越高，熱損失越小。根據(jù)《關(guān)于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定》，要求供熱式汽輪發(fā)電機(jī)組的蒸汽流既發(fā)電又供熱的常規(guī)熱電聯(lián)產(chǎn)，應(yīng)符合下列指標(biāo)：

①單機(jī)容量在5萬(wàn)千瓦以下的熱電機(jī)組，其熱電比年平均應(yīng)大于100%；

②單機(jī)容量在5萬(wàn)千瓦至20萬(wàn)千瓦以下的熱電機(jī)組，其熱電比年平均應(yīng)大于50%；

③單機(jī)容量20萬(wàn)千瓦及以上抽汽凝汽兩用供熱機(jī)組，采暖期熱電比應(yīng)大于50%。

④燃?xì)?mdash;蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電機(jī)組熱電比應(yīng)大于30%。

⑤在《分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：熱電比年平均不應(yīng)小于55%。

2.2 熱電比的作用

①熱電比是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：它反映了熱電廠的運(yùn)行水平和管理效益，是熱電廠主要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。

②熱電比是審批熱電建設(shè)項(xiàng)目的界控指標(biāo)，通過(guò)熱電比的計(jì)算和對(duì)比，參照建設(shè)項(xiàng)目的具體條件和實(shí)際需求，就可確定熱電建設(shè)項(xiàng)目的合理性，為項(xiàng)目審批提供依據(jù)和方便。

③熱電比是安排熱電廠上網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃的考核指標(biāo)。

④熱電比是熱電廠發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，建設(shè)熱網(wǎng)的考核指標(biāo)，計(jì)算出在其額定負(fù)荷下的熱電比，并以此制定出發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，擴(kuò)大熱用戶的規(guī)劃。

2.3 區(qū)域式天然氣冷熱電分布式能源項(xiàng)目的特點(diǎn)

① 規(guī)模較大，從100MW至200MW

② 系統(tǒng)為燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)。

③ 聯(lián)供系統(tǒng)并網(wǎng)并向公共電網(wǎng)輸送電能。

2.4 熱電比是區(qū)域式的天然氣冷熱電分布式能源系統(tǒng)的重要評(píng)估指標(biāo)

① 燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)天然氣冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)的熱電比﹥30%。

② 熱電比同樣是審批天然氣分布式能源建設(shè)項(xiàng)目的界控指標(biāo)。

③ 熱電比同樣是安排天然氣分布式能源建設(shè)項(xiàng)目并網(wǎng)上網(wǎng)發(fā)電計(jì)劃的依據(jù)。

④ 熱電比同樣是擴(kuò)大熱用戶的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱規(guī)劃和熱網(wǎng)建設(shè)的依據(jù)。
 

3.3 樓宇式天然氣分布式能源系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）規(guī)模小，裝機(jī)容量為15MW以下。

（2）當(dāng)以能源站的電能自發(fā)自用為依據(jù)選擇發(fā)電機(jī)組容量時(shí)，余熱利用數(shù)量不是很大，即使年平均綜合利用率大于70%，節(jié)能率也很有限。

（3）當(dāng)以樓宇的冷（熱）負(fù)荷為主，并按熱電平衡方法選擇發(fā)電機(jī)組裝機(jī)容量時(shí)，樓宇（除數(shù)據(jù)中心外），余熱供熱裝機(jī)容量約為全部冷（熱）負(fù)荷的30-40%，余熱全年供熱（冷）量約占全年總供冷（熱）量的60-80%。余熱量較大，但調(diào)峰設(shè)備的選擇對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能量（節(jié)能率）影響較大。

3.4 徐建中院士提出，不僅要關(guān)注能源利用率，還要關(guān)注科學(xué)用能，關(guān)注節(jié)能率。

（1）提高節(jié)能率的措施：

①通過(guò)系統(tǒng)集成技術(shù)，追求全工況最優(yōu)；

②充分利用中低溫余熱，發(fā)揮環(huán)境熱源與熱泵的作用；

③針對(duì)用戶的不同需求制定適用的個(gè)性化方案。

（2）隨著分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，相對(duì)節(jié)能率從5%提高至40%（見(jiàn)下圖）。

3. 年平均能源綜合利用率、熱電比和節(jié)能率是天然氣分布式能源的三項(xiàng)重要的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

4.1 節(jié)能量（節(jié)能率）是區(qū)域式天然氣分布式能源項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定的主要要求之一。

在《熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定》1.19中指出：

熱電廠既是節(jié)能企業(yè)，又是耗能大戶，要認(rèn)真采取節(jié)能措施。在可行性研究階段要計(jì)算節(jié)煤量和各類污染物的減排量。

4.2 熱電比是樓宇式分布式能源重要的節(jié)能評(píng)估指標(biāo)

（1）我國(guó)主要城市各類型建筑物的熱電比（見(jiàn)下表）

（2）建筑物熱電比在熱電平衡中的作用

建筑物熱電比（見(jiàn)下表）

當(dāng)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)三聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用于賓館酒店時(shí)，由于發(fā)電只能并網(wǎng)不能上網(wǎng)，故只能按30－40%的冷負(fù)荷選擇發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量。

大型商場(chǎng)除廣州地區(qū)外，用電量大于用冷量，故應(yīng)選擇較大的發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量。

(3)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的性能在熱電平衡中的作用

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的性能（見(jiàn)下表）

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)容量較小時(shí)，熱電比較大，故在較小的樓宇三聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要注意適當(dāng)?shù)亟档?zeta;R

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)容量較大時(shí)，熱電比較小，故在選型設(shè)計(jì)中不能降低ζR值。

（4）熱電比對(duì)節(jié)能率的影響

熱電比對(duì)天然氣分布式能源的節(jié)能率也有一定的影響（見(jiàn)下圖）

從上圖可知，當(dāng)全部使用自己發(fā)電量，熱電比為1.2時(shí)，節(jié)能率可達(dá)20%。

4. 結(jié)論

5. 本文通過(guò)分析燃?xì)獍l(fā)電裝置的特點(diǎn)和天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的余熱利用最大化原則，說(shuō)明冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的年平均綜合利用率大于70%是可行的。說(shuō)明《關(guān)于發(fā)展天然氣分布式能源的指導(dǎo)意見(jiàn)》中的規(guī)定是科學(xué)的、合理的。本文通過(guò)熱電比對(duì)區(qū)域式天然氣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能的影響，說(shuō)明熱電比既是反映區(qū)域式聯(lián)供系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也是區(qū)域式上網(wǎng)發(fā)電和擴(kuò)大熱用戶的重要指標(biāo)。本文通過(guò)分布式能源節(jié)能率的計(jì)算公式說(shuō)明由發(fā)電設(shè)備、余熱利用設(shè)備和調(diào)峰設(shè)備組成的聯(lián)供系統(tǒng)各部分的選型、規(guī)模和性能參數(shù)對(duì)聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能率的影響，說(shuō)明隨著分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展，樓宇式聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能率會(huì)不斷的增加，節(jié)能效益會(huì)不斷的提高。本文認(rèn)為區(qū)域式既是能源企業(yè)，也是能耗大戶，故節(jié)能減排是十分必要的。由于不同類型的建筑物的熱電比不同，由于不同規(guī)模的燃機(jī)的熱電比不同，故熱電比也應(yīng)該是評(píng)估樓宇式的重要節(jié)能指標(biāo)之一。

主要參考文獻(xiàn)：

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2.陳霖新《燃?xì)饫錈犭娐?lián)供的節(jié)能效益》

3.徐建中《科學(xué)用能與分布式能源系統(tǒng)》