以天然气为燃料的冷热电联产系统

（蒸汽） ( 微型燃气轮机 ’ 余热锅炉 ’ 双效 溴化锂制冷机组
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燃气三联产系统方案 ( 示意图
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就开始提倡发展小型热电联产 ! 在美国能源部的 倡导和天然气、 电力和暖通空调等工业部门的制 造业的参与下， 美国已提出了一个 “ ""#$%&%& 年 纲领” “ 宣称， 到 %&%& 年， 美国将使 ""#$ ! 纲领” 成为商用和写字楼类建筑高效使用矿物能源的典 范， 并通过对能源系统的整合， 极大地推动经济的 增长和居民生活质量的提高， 最大限度地降低污 染物的排放量 ! 此外， 还分别对 %&&& 年、 %&&’ 年、 %&(& 年、 %&%& 年的目标提出了具体的实施规划 ! 按照计划， 美国到 %&&’ 年将建成 %&& 个示范点； 写字楼 到 %&(& 年， %&) 的新建和 ’) 的已有商用、 类建筑物将使用 ""#$； 到 %&%& 年， ’&) 的新建和 写字楼类建筑物将使用 ""#$! %’) 的已有商用、 除美国外， 日本、 德国、 英国、 俄罗斯等国也都对设 计制造 ""#$ 关键设备 （如燃料电池、 微型燃气轮 机、 内燃机、 外燃式热气机、 新型吸收式冷热水机 组等） 具备一定能力和自主知识产权 ! 在我国， 由 于长期受一次能源供给状况的影响和其他因素的 制约， 有关 ""#$ 系 统 方 面 的 研 究 起 步 较 晚， ""#$ 系统的一些关键技术的研究还有待进一步 地加强 ! 目前， 根据能源供给形式的不同， 冷热电联产 系统的方案有很多种， 主要的方案如表 ( 所示 !
（热水） ) 微型燃气轮机 ’ 余热锅炉 ’ 单效 溴化锂制冷机组
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燃气三联产系统方案 ) 示意图
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结束语
我国的能源结构决定了我国 *+, 以上的发 电厂都是以燃煤为主的火电厂 ! 为了提高能源利 用效率， 降低发电成本， 我国电力行业一直朝着大 机组、 大容量、 大电网的方向发展， 这样的思路是 正确的 ! 但从长远的社会效益和经济效益来看， 在 近期发展大机组、 大电厂的同时， 不失时机、 因地 制宜地兴建 ##$% 系统有着重大的意义， 特别是 随着西部大开发的深入进行， “ 西气东输” 工程的 开展， 可以预见， 在我国有天然气供应的沿线区域 和边远地区以天然气为燃料的 ##$% 系统将得到 极大地发展 ! 参考文献：
电制冷 * 夏季： 电制冷 燃气 （油） 冬季： 蒸汽 * 汽水热交换 锅炉采暖 电动水源 热泵 空气源 热泵 电 电 夏季： 电动水源热泵制冷 冬季： 电动水源热泵供热 夏季： 空气源热泵制冷 冬季： 空气源热泵供热 有满足温度 条件的水源 用于单幢或 数幢建筑
料少， 产生的 ".% 少； 也因为它所采用的燃烧技术 先进， 燃烧过程中产生的 /.0 等污染物少； 还因 为它所采用的溴化锂制冷剂不像氟氯烷类制冷剂 那样， 会对大气臭氧层造成危害 ! 1 由小型或微型设备组成的 ""#$ 系统具 有很高的可靠性， 它以分散的方式布置在用户附 近， 并以独立的方式向用户供应冷、 热、 电和生活 热水， 不需庞大复杂的大电网 （尽管 ""#$ 通常也 与公用电网相连， 但这并非是原理所必须的） ， 因
引
言
!
冷热电联产概述
能源是社会发展的物质基础， 能源的开发数 量和合理利用标志着人类的文明和进步 ’ 随着人 类文明的进步， 全世界的能源问题正逐步由第一 代能源系统朝着第二代能源系统建设的方向迈 进 ’ 第二代能源系统的特征包括了燃料的多元化、 设备的小型、 微型化， 冷热电联产化和洁净化等方 面， 也反映了今后能源技术发展的重要方向 ’ 冷热 电联产集中体现了第二代能源系统的主要特征， 因此， 在全世界积极推动第二代能源系统建设的 进程中， 国内外关于冷热电联产的研究正成为一 个热门课题 ’ 与此同时， 社会的发展和人民生活水 平的提高， 也促进了对冷热电联产的发展 ’ 随着人 们对工作环境和生活环境的舒适程度的要求越来 越高， 发展具有高效、 清洁、 安全可靠、 可灵活地满 足冷、 热、 电需求特点的能源供给系统已引起世界 各主要工业国的重视， 并已经开始竞相开发 ’ 在此形势下， 我国在 !""6 年颁布了 《关于发 展热电联产的若干规定》 ， )*** 年国家发展计划 委员会、 国家经济贸易委员会、 建设部和国家环保 总局又联合发出了 《关于发展热电联产的规定》 ， 明确了国家鼓励发展热电联产的政策， 特别支持 发展以天然气为燃料的燃气轮机热电联产项目， 同时强调了国家积极支持发展小型燃气机组组成 的冷热电联产系统 ’
表!
方 案 主要能源 蒸 热 汽 水
件 ! 天然气是世界上 %& 世纪 +& 年代以来发展最 快的能源， 目前其年耗量已接近石油， 成为 %( 世 纪初、 中期世界上最重要的化石能源 ! 由于种种原 因， 我国的天然气工业发展滞后， (,,- 年产量只 占全国能源总量的 %) ， 远远低于先进的工业国 家， 也低于发展中国家 ! 近年来， 我国加大了天然 气勘探与开发的力度， 特别是 “西气东输” 工程的 开展， 以及从俄罗斯等邻国引进天然气项目的实 施， 天然气工业呈现出蓬勃发展的景象， 我国天然 气的工业应用时代即将到来 ! 虽然天然气可用量在高速增长， 但目前在能 源结构中仍然只占较小的比例， 尤其是在我国， 以 煤为主的基本能源格局不会有根本的变化 ! 因此， 如何高效、 合理地使用宝贵的天然气是我们需要 慎重考虑的 ! 小型化、 分散化是世界电力行业发展 的趋势， 采用中小型燃用天然气的冷、 热、 电联供 系统， 高效合理使用天然气， 发达国家已走出了一 条值得我们借鉴的道路 ! "!" 燃用天然气的冷热电联产的特点及应用范围 燃用天然气的冷热电联产系统由小型或微型 设备组成， 以分散的方式布置在用户附近或直接 与建筑物集成在一起， 可独立地向用户供应冷、 热、 电和生活热水 ! 燃用天然气的 ""#$ 系统具有 高效、 灵活、 安全可靠、 清洁的特点 ! ( ""#$ 系统具有很高的能源利用率 ! 它按 照能量梯级利用原则， 先用高品位的能量来发电， 然后用发电后废弃的低品位的能量制冷、 制热和 热水， 做到了 “物尽其用” ， 从而达到了最高的能源 利用率 ! 与传统的热电联产相比， 由于 ""#$ 系统 布置在用户附近， 没有输配电损失和冷热水管网 损失， 所以其能源利用率也可以更高 ! 因为它的 % ""#$ 系统有很好的环保性能， 能源利用率高， 产生单位电能和热能所消耗的燃
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以天然气为燃料的冷热电联产系统
张 莉，姚秀平，李永光，王启杰
)***"*） （上海电力学院 动力工程系， 上海 摘
要：阐述了冷热电联产系统的发展及特点， 通过分析我国能源的现状和以天然气为燃料的冷热电联产系
统的特点， 指出在我国发展燃用天然气的冷热电联产系统有着广阔的前景 ’ 关键词：天然气； 冷热电联产 中图分类号：34! 文献标识码：5
收稿日期：)**) 0 !* 0 !/ 基金项目：上海市教委重点 （培育） 学科基金资助
冷热 电 联 产 （ 7789 7%:;<=,> 7%%&<=? 是一种建立在能量的梯 8,@.<=? @=> 9%A,B +CD.,:） 级利用概念基础上， 将制冷、 供热及发电过程一体 化的多联产总能系统 ’ 冷热电联产的发展是自 )* 世纪 2* 年代能源危机开始的 ’ 由于地球能源的不 断匮乏， 世界各国能源专家开始注重于新能源的 开发及常规能源的高效利用 ’ 冷热电联产之所以 能够得到能源专家的关注， 是因为其与经济、 社会 发展背景有着密切的关系 ’ 保护环境的考虑， 与集中 ! 出于节约资源、 供电相比， 冷热电联产可以大大提高能源利用效 率 （大型发电厂的发电效率是 1*E 左右， 扣除厂 用电， 再 扣 除 输 配 电 损 失 等， 终端利用率仅为 而冷热电联产的能源利用率最高可达 #*E 左右， 到 "*E ） ； 氮化物、 碳化 ) 冷热电联产在降低硫化物、 物的污染排放方面也具有很大的潜力； 能 # 随着经济发展和人类生活水平的提高， 源需求呈现出多元化趋势； 1 国际社会和经济生活中出现的电网崩溃 和意外灾害现象 （如美国东北部大电网事故、 科索 沃战争、 地震、 暴风雪等） ， 也促使了更为安全可靠 的能源供给系统— — —冷热电联产系统的发展 ’ 美国是冷热电联产的积极倡导者， 从 !"26 年