发布时间 : 星期三 文章天然气冷热电三联供系统发现状与研究进展 - 图文更新完毕开始阅读4e900de3a8114431b80dd893
福建工程学院课程考核论文
课程名称：暖通空调新技术
学生姓名：代彦强 学 号：3130907328 成 绩： 任课教师：蒋小强 考核年度：2016-2017-1
天然气冷热电三联供系统的应用现状和研究进展
代彦强
（建环1303,3130907328）
摘要：天然气冷热电三联供系统是以天然气为一次能源建立在能量梯级利用基础上，实现制冷、供热及发电过程一体化的多联产总能系统。本文详细阐述了天然气冷热电三联供系统的技术原理、系统组成，分析了其积极作用，并结合国内外天然气冷热电三联供系统的发展应用现状和研究进展,分析目前天然气冷热电三联供在我国发展的制约条件并提出新型的三联供系统形式。
关键词：天然气冷热电三联供；现状；前景；进展
1 研究背景
在工业化和城市化的推进进程中，能源与环境问题已经成为我国经济和社会发展的主要矛盾。同时，一次能源的紧缺、环境持续恶化是目前人类共同面对的全球性问题。用天然气替代燃煤发电供热，其发电效率及环保效益显著，但劣势是燃气成本过高同时缺少燃气资源，大力促进天然气冷热电联产技术的发展，必将显著改善我国，特别是城市的环境质量及用能品质。
2 天然气冷热电三联供系统介绍
2.1 技术原理
天然气冷热电三联供系统(以下简称冷热电三联供系统，即CCHP/Combined Cold Heat and Power或DES)，是指将天然气燃料同时转换成三种产品：电力、热或蒸汽以及冷水，并将其一体化的多联产供能系统，是分布式能源的表现形式之一。冷热电三联供供能模式较传统的分散式供能模式而言，其能源综合利用效率可在80%以上。天然气燃烧后的高品位能量在三联供的动力系统中用于发电，动力系统排放的热量品位相对次之，可用于提供冷、热等中、低品位产能，进而形成冷、热、电三种能量的联合供应。具体来讲就是以“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”原则将小型化、模块化的发电系统布置在用户附近，利用城市管道天然气为燃料发电供用户使用，同时把发电过程中发电机组产生的冷却水和排气中的余热用热交换系统，回收生产热水或蒸汽供用户采暖、洗浴或制冷，以此实现能量的梯级利用，使得能源综合能源利用效率大大提高。
2.2系统组成及设计模型
图1 所示为典型的天然气冷热电三联供系统循环，系统燃烧天然气带动发电机向建筑物供电，燃烧后的烟气通过余热锅炉或直接驱动溴化锂吸收式制冷机为建筑物供暖、制冷和提供生活用热水。整个系统包含由原动机（如燃气轮机、燃气内燃机等）及发电机构成的动力系统、离心式制冷机和吸收式制冷等机构成的制冷系统、余热锅炉和辅助锅炉热泵机组等构成的供热系统。
图1 天然气冷热电三联供系统循环示意图
天然气冷热电三联供系统利用高品位热能发电，低品位热能采暖或制冷，实现对一次能源最合理的梯级利用。
图2 天然气冷热电三联供系统能量梯级利用示意图
如图2 所示，原动机以天然气为原料带动发电机发电，出口烟气高于1000℃的高温段部分继续用于驱动发电机发电，500℃-800℃的中温部分驱动余热锅炉或余热溴化锂供冷、供热，100℃左右的低温部分用于提供生活用热水，其余的不能再继续被利用的废热排放到空气中，整个过程实现了能量梯级利用。与集中式发电—远程送电比较，天然气冷热电三联供系统的能量梯级利用可大大提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放，减缓我国能源开发和环境保护的压力，促进我国可持续发展战略的实施。
2.3积极作用
2.3.1 提高电力供应可靠性
改革开放以来，我国社会和经济高速发展，对电力的需求逐年快速增长，对电力供应的依赖程度也逐年升高，然而，从2003 年美国、加拿大大面积停电事故和2008 年我国南方地区冰雪灾害可以看出，在我国现有的大电网系统构架下，我们不论进行多大的技术和资金投入，都不可能完全避免类似停电事故的发生，未来要真正做到提高电力供应的可靠性，就必须对大电网系统进行修补性的改善，为此，契合低碳理念，发展以天然气为燃料的冷热电三联供系统，可谓是治愈大电网结构性缺陷的重要良方之一。冷热电三联供系统因为靠近用户侧，可以有效减少6%~7%的输电线损，解决长途输电、多层变电、配电设施建设的困难，减轻走廊负担，另一方面，在真正意义上的智能电网环境下，冷热电三联供系统既可以作常规供电电源，又可作为应急备用电源，能够保障部分重要用户的电力供应安全。
2.3.2 提高能源综合利用效率
冷热电三联供系统可以一体化向用户提供冷、热、电等多种能源，并根据用户需求的不同，能够实现不同品质能源的供应，较传统通过电力来满足冷、热供应的独立系统而言，实现了不同循环的有机整合与梯级合理化利用。冷热电三联供系统的综合能源利用率可达80%以上，有效提高了能源的使用效率，比单纯的燃油电厂、燃气电厂、燃煤电厂以及在诸多工业企业中配建的中、小型锅炉要高出许多。
2.3.3 削电峰填气谷 近年来，在全国范围内空调用电占电力负荷的比例越来越重(部分地区已达到40%以上)，在夏季，空调用电需求量较大，电力负荷出现高峰期时，天然气负荷则处于低峰期。以天然气为燃料的冷热电三联供系统，能够利用溴化锂吸收式制冷机组替代部分传统电空调机组进行通风制冷，有效的减少夏季电耗，削减电力高峰，与此同时，伴随夏季电、冷负荷量的增加，对天然气的需求量会随之增长，这样就填补了天然气负荷的需求低谷，从而有效的缓解能耗供应中的季节性不平衡矛盾，减少电力供应系统和天然气输配系统的调峰设施建设规模，提 高社会效益。
2.3.4 提高环境质量、减少资源消耗
冷热电三联供系统采用的溴化锂吸收式制冷机组，使用对环境安全无害的天然制冷剂溴化锂，相比于电制冷机组采用的制冷剂氟利昂而言，可以有效减少对大气环境的污染。另一方面，燃烧天然气的冷热电三联供系统，有害气体及废料的排放相对较少，对比于油燃料和煤燃料，SO2、固体废弃物和污水的排放几乎为零，CO2 排放量可减少50%以上，NOx 排放量可减少80%以上，总悬浮颗粒物减少95%以上，进而在真正意义上达到节能减排的 效果。在理论上，冷热电三联供系统可以摒弃大容量远距离高电压输电线的建设，由此降低高压输电线的电磁污染，减少高压输电线的线路走廊和相应的土地占用，由此避免对线路下植被的破坏，利于生态保护。
3 国内、外研究进展及应用现状
3.1 国内
在我国，冷热电三联供市场刚刚处于起步阶段，现有已建成且投产的项目很