简介冷热电三联供在数据中心的应用
冷热电三联供系统研究与应用
冷热电三联供系统研究与应用第一章：引言随着全球气候变化和能源环境保护的深刻认识，节能减排、降低碳排放已经成为一个重要的社会责任。
为了实现经济和环境效益的双重目标，开展冷热电三联供系统的研究和应用已经成为当前的一个热点。
本文将对冷热电三联供系统的定义、发展、研究和应用等进行详细的分析与讨论，旨在为相关人员提供有益的参考和指导。
第二章：冷热电三联供系统的定义冷热电三联供系统（Combined Cooling, Heating and Power，简称CCHP）是一种基于房屋能源系统优化管理和技术创新而研制的新型能源系统。
该系统将已经得到广泛应用的热电联产技术与空调制冷技术有机组合在一起，以实现热能、电能和制冷能的协同调控。
CCHP是一种充分利用多种能源资源，提高能源利用效率的能源系统。
它通过多能源协调优化管理，以实现设备的高效运行和能耗的最小化。
第三章：冷热电三联供系统的发展CCHP是一种相对较新的能源系统，其发展历程已经经历了几个不同阶段。
阶段一：热电联产系统热电联产系统，是将热能和电能同时生产的一种能源系统。
它在发电的过程中产生大量余热，可用于供暖或其他用途，提高能源利用效率。
阶段二：热电制冷联合系统热电制冷联合系统，是将热电联产技术和空调制冷技术进行有机结合的一种能源系统。
在发电的同时，通过制冷机对废热进行回收，实现冷热协调调节，提高能源利用效率。
阶段三：CCHP三联供系统CCHP三联供系统，是将热电制冷联合系统与新型能源技术相结合的一种能源系统。
它利用多种能源资源，实现设备的高效运行和能耗的最小化，具有较高的能源利用效率和经济效益。
第四章：冷热电三联供系统的研究随着CCHP系统的逐步升级和优化，各个方面的研究也日益深入。
HP系统的供应侧供应侧是指能源输入系统。
CCHP系统的供应侧多采用分布式能源系统，通过多种能源的协同供应实现对设备的高效运行。
HP系统的需求侧需求侧是指能源输出系统。
CCHP系统的需求侧多采用集中控制系统，通过精细化控制，实现对设备能量消耗的控制和管理。
冷热电三联供综合阐述
一、冷热电三联供概念：冷热电联产是指使用一种燃料，在发电的同时将产生的余热回收利用,做到能源阶梯级利用；冷热电联供系统一般由动力系统、燃气供应系统、供配电系统、余热利用系统、监控系统等组成。
按燃气原动机的类型不同，分为燃气轮机联供系统和内燃机联供系统。
与传统的击中式供电相比，这种小型化、分布式的供能方式。
可以使能源的综台使用率提高到85％以上。
一般情况可以节约能源成本的30—50％以上；由于使用天然气等清洁能源，降低了二氧化硫、氨氧化物和二氧化碳等温室气体的排放量，从而实现了能源的高效利用与环保的统一，减低了碳排放。
二、冷热电三联供技术优点1、系统整体能源利用效率非常高；2、自行笈电，提高了用电的可靠性；3、减少了电同的投资；4、降低了输配电网的输配电负荷；5、减少了长途输电的输电损失；6、节能环保、经济高效、安全可靠。
三、冷热电联供系统与传统制冷技术的对比优势（1）、使用热力运行，利用了低价的”多余能源”；（2）、吸收式冷水机组内没有移动件，节省了维修成本；（3）、冰水机组运行无噪音；（4）、运行和使用周期成本低；（5）、采用水为冷却介质，没有使用对大气层有害的物质。
四、采用冷热电联供的意义1. 实现能量综合梯级利用，提高能源利用效率具有发电、供热、制冷、能量梯级利用等优势，年平均能量的综合利用率高达80～90％图4.6-2 燃气热能的梯级综合利用流程关系示意图2.集成供能技术，系统运行灵活可靠三联供系统是供冷、供热、供电的技术集成，设备优化配置，集成优化运行，实现既按需供应，又可靠运行。
3.用电用气峰谷负荷互补，利于电网、气网移峰填谷对于电网、气网，负荷峰谷差越小，越有利于系统稳定、安全、节能运行。
五、冷热电联供的使用条件天然气近似为一种清洁能源，燃气冷热电三联供系统为主要的应用形式。
1.应具备的能源供应条件（1）保证天然气供应量，并且供气参数比较稳定；（2）燃气发出的电量，既可自发自用，亦可并入市电网运行，燃气发电停止运行时又可实现市电网供电；（3）市电网供电施行峰谷分时电价；（4）电网供电难以实施时，用户供电、供冷、供热负荷使用规律相似，用电负荷较稳定，发电机可采用孤网运行方式。
冷热电三联供系统的现状研究与应用前景
冷热电三联供系统的现状研究与应用前景随着人们对环保节能的重视以及现代城市化程度的不断提高，冷热电三联供系统作为一种综合能源利用技术，越来越受到广泛关注和应用。
本报告就冷热电三联供系统的现状研究与应用前景进行探讨。
一、现状研究冷热电三联供系统是指利用热电联产技术、吸收式冷热联供技术和地源热泵技术等多种能源技术，通过协同综合利用，实现一个系统内热、冷、电的同时供应。
近年来，冷热电三联供系统得到快速发展，逐步成为城市建筑能源管理的重要手段。
在国内外，冷热电三联供系统的应用不断扩大，已有不少经典案例。
如美国纽约大学生活系统中心采用了冷热电三联供系统，实现了供暖、制冷及生活照明等多种功能；上海新天地项目中，采用了地源热泵及吸收式制冷系统，节约了60%的能耗。
同时，对冷热电三联供系统的研究也在不断推进。
在应用方面，国内外均有规范和标准对其提出具体要求，并对其节能和环保效果进行了评价。
在技术方面，各种相关能源技术也在不断更新和完善，为其应用提供了更为广阔的发展空间。
二、应用前景随着城市化进程的加速和人们对环保节能的要求的不断提高，冷热电三联供系统的应用前景十分广泛。
其优点主要体现在以下几个方面：1、节能环保。
冷热电三联供系统可以大幅度地降低建筑能耗，减少二氧化碳的排放，有利于应对能源紧缺和环境污染的挑战。
2、综合利用。
该系统通过多种能源技术的协同配合，实现了对能源的更加充分和综合利用，使能源更为高效和经济。
3、运行稳定。
该系统具备自动控制和调节功能，能够根据实际需要实现对供、需的平衡调节，运行稳定可靠。
因此，冷热电三联供系统将会是未来城市建筑节能环保的主要手段之一。
同时，其应用前景也十分广泛，尤其在如医院、学校、数据中心等公共建筑中能够得到更加广泛的应用。
燃气冷热电三联供系统在某大型数据中心的应用
0 引言近年来，随着信息化产业的快速发展，我国的数据中心也迎来了蓬勃的发展。
数据中心对能源有巨大的需求，2017年，全球约有800万个数据中心，消耗了约4162亿千瓦时的电力，相当于全球总用电量的2%，预计到2020年这一比例还将提高至5%。
数据中心需要的能源主要为电和冷，分别为服务器提供电源和冷却。
数据中心用能主要有两个特点：①用能量大。
数据中心是典型的“耗能大户”，单位面积能耗是普通办公楼的几十到上百倍；②用能可靠性要求高，且全年不间断。
数据中心多为金融、互联网等用户，机房集中安置大量的服务器，这使数据中心成为信息资源的汇集中心，但同时也带来了风险的高度集中。
一旦停电导致服务器宕机，将会对造成巨大的损失。
工信部和地方政府对数据中心的能源效率指标PUE提出了越来越严格的要求，工信部联节[2019]24号文件要求：全国范围内新建大型及超大型数据中心PUE不得高于1.4。
而现有国内非寒冷地区大型数据中心PUE多在1.5以上，新建数据中心如何降低PUE已经成为业内当务之急。
文章以某拟建数据中心为例，介绍该数据中心的常规供能方案，并探讨三联供系统在数据中心的配置。
1 冷热电三联供CCHP介绍及优势冷热电三联供（CCHP）是分布式能源的一种重要形式，以天然气作为一次能源，将燃气燃烧得到的高品位能量通过燃气发电机发电，再将燃气发电机产生的低品位热能充分用于供热或者制冷，可以实现能源的梯级利用，总的能源利用效率可达70%～90%。
三联供系统生产的冷量和电量接近，而数据中心需要的冷量和电量也接近（以kW为单位）。
三联供系统为数据中心供能时，可以按照以冷定电的原则，将三联供系统产生的冷量和电量全部供给数据中心，冷量可以完全满足数据中心的需求，不足的少部分电量由市电补充[1]。
由于采用余热制冷，相比传统电制冷冷水机组供冷的方案，省去了冷水机组的电耗，可有效降低数据中心的PUE。
同时三联供系统因设备昂贵，投资较大，需要有较高的年运行小时数才能有良好的经济性，而数据中心全年不间断用能，也使三联供系统的投资收益有了保障。
冷热电三联供在数据中心的应用
冷热电三联供在数据中心的应用作者：程磊来源：《中国新通信》 2018年第10期【摘要】在数据中心的早期，考虑到电信行业能够稳定运行的高业务可靠性，投资其互补动力总成系统的成本很高。
作为分布式能源的衍生形式，三重供热和供电系统已成为控制通信行业能源运营成本和通信行业数据中心可靠性和散热要求的最佳解决方案之一。
本文介绍了冷热电三联供系统，讨论了数据中心的冷热电三联供系统应用以及数据中心的冷热电三联供系统。
【关键词】冷热电三联供数据中心迄今为止，美国，日本，欧盟等发达地区更广泛地应用了冷热电供应体系。
美国能源部计划在2020 年之前使用50％的新建商用建筑物来综合利用冷，热和电。
同时，中国也加快了对三联供应体系的研究，把天然气开发利用作为改善能源结构，改善环境质量的重要举措。
它还在数据中心应用了一些三重供应系统。
在中国，三联供冷，供热，供电系统具有很大的发展前景。
一、冷热电三联供系统CCHP（Combined Cooling，Heating and Power）是指将天然气作为主燃料驱动的燃气轮机，微型燃烧发动机或内燃机等燃气发电设备的运转所产生的电力需求和系统发电机。
发电后产生的废热通过废热回收设备供给用户进行冷却。
结合冷，热（加热，采暖）和发电，大大提高了整个系统的一次能源效率，实现了能源的级联利用。
它还可以提供并网电力以实现能源互补，并相应提高整个系统的经济效率和效率。
根据供应范围，冷热电三联供系统可分为建筑类型和区域类型。
区域型系统主要用于各种工业，商业或科技园区以及其他由冷热能源供应中心建造的大型区域。
设备一般使用大容量机组，往往需要建立独立的能源供应中心，还要考虑外部网络设备的冷热供应。
基于楼宇的系统专为具有特定功能的建筑物设计，如办公大楼，商业建筑，医院和一些复杂建筑。
通常情况下，只需要小容量的设备，而机房通常安排在建筑物内部，而不考虑外部网络的建设。
二、冷热电源系统数据中心应用数据中心的能效高于典型的商业建筑（每平方米215-1075 瓦），而数据中心需要大量的能源，通信设备所消耗的大部分能源都转化为热能。
冷热电三联供的原理及应用
冷热电三联供的原理及应用1. 冷热电三联供的定义冷热电三联供是指在一个系统中同时供给制冷、供热和电力的技术和系统。
通过整合制冷、供热和发电的设备，实现了能源的综合利用和能源效率的最大化。
2. 冷热电三联供的原理2.1 热电联供原理热电联供是指利用燃气或其他燃料驱动热机发电，同时利用废热产生热水或蒸汽供暖。
热机通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动涡轮发电机发电，同时废热经过回收利用供热。
2.2 制冷供热联供原理制冷供热联供是指利用制冷机组在制冷过程中产生的废热，通过回收利用转化为热能供暖。
制冷机组吸收外界热量并排出冷空气，同时产生废热。
这部分废热通过回收和转化，供给供热系统使用，实现了制冷和供热的综合利用。
2.3 热电制冷供热联供原理热电制冷供热联供是指利用热电联供和制冷供热联供的原理，实现了冷热电三联供。
热电机组通过燃烧燃料发电，同时产生废热供热；制冷机组通过制冷过程产生废热供热。
这种方式不仅能够提供制冷和供热，还可以同时发电，将能源综合利用的效率达到最大化。
3. 冷热电三联供的应用3.1 城市建筑冷热电三联供技术在城市建筑中有广泛的应用。
通过在建筑中安装热电联供或制冷供热联供系统，能够满足建筑的制冷、供热和电力需求。
这种方式不仅节约能源消耗，还降低了建筑的能源成本和碳排放。
3.2 工业园区工业园区中通常存在大量的能源浪费和废热排放。
冷热电三联供技术可以通过回收和利用废热，将其转化为热能供暖，实现能源的综合利用。
这种技术的应用可以为工业园区提供可靠的制冷、供热和电力，同时减少了能源消耗和环境污染。
3.3 高校和医院在高校和医院中，冷热电三联供技术可以满足建筑内的制冷、供热和电力需求。
这种技术的应用不仅能够提高能源利用效率，还可以降低建筑的能源成本。
对于高校和医院这种大规模的场所，能源的综合利用对于节约能源和保护环境非常重要。
3.4 居民社区冷热电三联供技术在居民社区中的应用可以满足居民的制冷、供热和电力需求。
冷热电三联供介绍
远大一体化冷热电三联供系统
控制界面
远大一体化冷热电三联供系统
节约占地——占地仅为常规三联供系统的30-40%
通过设备合理集约式设计实现了结构紧凑、布置合理，较常规设计的三联供系统 占地面积有了大幅的降低 功能齐全——可以实现一套系统多种能源供应 通过优化工艺流程可以实现输出电力、空调冷水、空调热水、卫生热水的输出， 一套系统即可满足用户对所有能源的需求，大大降低了用户的管理和维护成本 能源利用率高——能源利用率可达88% 通过优化设备配置，实现发电机和余热设备的最佳匹配。通过多项节能技术的搭 配实现能源的最高效利用 一体化程度高
• 余热机组类型：补燃和非补燃两类 非补燃型——烟气机、热水机、烟气热水机 补燃型——烟气直燃机、热水直燃机、烟气热水直燃机
设计说明
余热利用设备选型——冷热电三联供核心设备之二
设计说明
调峰设备选型
调峰设备：当余热供冷、供热量不足时，开启调峰 设备满足冷热需求 常用的调峰设有直燃机，补燃型余热机组，电制冷机组，燃气锅炉等
电力负荷与冷、热负荷使用规律相似的用户
需要设置备用发电机组的重要公共建筑 市电接入困难的用户 电价相对较高的公共建筑 对节能、环保要求高的地区 经过方案优化设计和经济分析，确定经济可行的项目
国家鼓励与支持政策
2010年8月2日国家电网公司发布《分布式电源接入电网 技术规定》
燃气冷热电三联供系统优势
燃气冷热电三联供对实现了对天然气的梯级利用
能源梯级利用可提供能源的利用效率，是节能的重要措施！ 科学用能的重要原则是品味对应，高品位能要用在高品位需求上，“高能低用”是一种浪费！
燃气冷热电三联供系统优势
燃气冷热电三联供提高了对天然气综合利用率
燃气冷热电三联供技术及其应用情况
燃气冷热电三联供技术及其应用情况信息来源：互联网更新日期：09-05-25分布式能源系统（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＥnｅｒｇｙＳｙｓｔｅｍ）在许多国家、地区已经是一种成熟的能源综合利用技术，它以靠近用户、梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等特点，受到各国政府、企业界的广泛关注、青睐。
分布式能源系统有多种形式，区域性或建筑群或独立的大中型建筑的冷热电三联供（ＣｏｍｂｉｎｅｄＣｏｏｌｉｎｇｈｅａｔｉｎｇａｎｄｐｏｗe ｒ，简称ＣＣＨＰ）是其中一种十分重要的方式。
燃气冷热电三联供系统是一种建立在能量的梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，产生热、电、冷的联产联供系统。
它以天然气为燃料，利用小型燃气轮机、燃气内燃机、微燃机等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气首先用于发电，然后利用余热在冬季供暖；在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷；同时还可提供生活热水,充分利用了排气热量。
提高到80%左右，大量节省了一次能源。
燃气气冷热电三联供系统按照供应范围，可以分为区域型和楼宇型两种。
区域型系统主要是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域所建设的冷热电能源供应中心。
设备一般采用容量较大的机组，往往需要建设独立的能源供应中心，还要考虑冷热电供应的外网设备。
楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物，如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统，一般仅需容量较小的机组，机房往往布置在建筑物内部，不需要考虑外网建设。
燃气热电冷三联供的特点1）与集中式发电-远程送电比较，燃气热电冷三联供可以大大提高能源利用效率：大型发电厂的发电效率一般为30％～40％；而经过能源的梯级利用cchp使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80～90％，且没有输电损耗。
热电产生过程就是天然气燃烧产生热量，然后通过能量转换得到电能或机械能。
天然气在燃气轮机或发动机中燃烧产生电能或机械能用于空气调节或压缩空气，泵水等，在这个过程中，热能没有浪费而被利用，并被广泛应用。
天然气冷、热、电三联供系统简介
天然气冷、热、电三联供系统简介1、背景天然气是洁净能源，在其完全燃烧后及采取一定的治理措施，烟气中NOx等有害成分远低于相关指标要求，具有良好的环保性能。
美国有关专家预测如果将现有建筑实施冷、热、电三联供(Combined cooling heating and power，简称CCHP)的比例从4%提高到8%，到2020年CO2的排放量将减少30%。
2、概念与优势燃气冷、热、电三联供简单地说即为：天然气发电、余热供热、余热制冷。
相比于常规供能燃煤发电、燃气供热、电制冷，具有能源梯级利用，综合能源利用率高；清洁环保，减少排放CO2，SO2；与大型电网互相支撑，供能安全性高的优势及对燃气和电力有双重削峰填谷作用。
以天然气为燃料的动力装置，例如燃气轮机、燃气内燃机、斯特林发动机、燃料电池等，在发电的同时，其排放的余热被回收，用于供热或驱动空调制冷装置，如吸收式制冷机或除湿装置等，这种以天然气为燃料，同时具备发电、供热和供冷功能的能源转换和供应系统，就是天然气冷、热、电联供系统。
相比传统的集中式供能，天然气冷、热、电三联供系统是建立在用户侧的小型的、模块化的能源供给系统，避免了长距离能源输送的损失，为能源供应增加了安全性、可靠性和灵活性。
3、天然气冷、热、电三联供分类天然气冷、热、电三联供系统应用于商业、工业等各个领域，一般分为楼宇型和区域型两种。
楼宇型冷、热、电三联供系统，规模较小，主要用于满足单独建筑物的能量需求(如医院、学校、宾馆、大型商场等公共设施)。
单独建筑物一天内的负荷变化较大，会出现高峰或低谷的情况，而系统的运行需要不断进行调整，与负荷需求相匹配。
因此，楼宇型冷、热、电三联供系统对设备的启停机及变工况运行性能有较高的要求，同时在系统集成方面，发电设备、热源设备、蓄能设备之间的优化设计以及与电网配合的优化运行模式也十分必要。
区域型分布式冷、热、电三联供系统主要应用于一定区域内的由多栋建筑物组成的建筑群。
孟伟冷热电三联供
在IT行业，数据机房的能源消耗主要是电和冷， 北京燃气正在和中石油合作“中石油未来科技创新 基地的数据中心项目”，该项目面向所有的银行的 数据中心、IT数据机房，采用“燃气冷热电三联供 ”的能源供应方式将比传统的“电和冷”的能源消耗 节约30%以上，在降低成本的同时，还大大提高 了安全保障能力。
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它可以安装在居民小区之内，也可以安装在居民的房前屋 后，而现代科技制造手段则使小型发电机组的可靠性、造 价和经济效益指标达到人们的使用要求。大力推广三联供 系统可以一举多得据了解，国外一些大型中心城市，如东 京、莫斯科等，天然气的年消耗量大都在100亿立方米的 水平，而我国则低得多。北京去年天然气的消耗量为22亿 立方米。近年来，北京投资100多亿元用于天然气的管网 建设，可是管网的使用效率只有33％。究其原因，乃用气 结构不合理。
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对于已经建成的数据中心，也可以通过改造的方 式，实现“燃气冷热电三联供”。改造方式并不 复杂，原来的数据中心是电制冷，改造后通过燃 气进行发电，对用户来说，原来只有电这一种能 源供应方式，改造后是燃气和电是两种能源供应 方式，能源供应的方式多了，可以得到更加坚实 的保障。同时，能耗降低，运营成本下降，电费、 供冷费用等都大大降低了。
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优势
(1)以天然气为能源的三联供系统，实现了对能量 的梯级利用，是节能、环保、经济的用能方式， 有利于环保和可持续发展。
⑵为鼓励发展天然气冷热电三联供，政府部门给 予政策鼓励支持，如电力并网，收购多余电力， 环境效益补贴等。在天然气供应、热供应、电力 上网及财政政策等方面，
给分布式能源创造一个有利的发展环境.
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从节能的角度考虑 ,发电效率是最关键的数 据 ,燃气内燃机发电效率高于燃气轮机 ,冷 热电三联供采用燃气内燃发电机组更具有 优势。 冷热电三联供系统设计、调试和科学运行具 有一定复杂性 ,需要进行大量细致的工作 , 尤其要重视与电力专业的配合 ,否则将与目 标相差甚远。
冷热电三联供的原理与应用
冷热电三联供的原理与应用1. 引言冷热电三联供是一种综合利用余热、余电的能源供热方式，通过将电能、热能和冷能综合利用，实现能源的高效利用和节能减排。
本文将介绍冷热电三联供的原理和应用。
2. 冷热电三联供的原理冷热电三联供的原理是基于能源的综合利用，通过热力发电机组将燃气、石油等燃料燃烧产生的高温烟气转换为电能，并通过余热回收系统将发电的余热利用起来供给供热和供制冷设备。
同时，通过制冷机组将余热回收后的冷凝水或水蒸气转换为制冷能力，提供空调制冷服务。
冷热电三联供系统由热力发电机组、余热回收系统和制冷机组组成。
热力发电机组通过燃烧燃料产生热能，同时转换为电能。
余热回收系统通过余热锅炉将发电的余热利用起来供给供热设备。
制冷机组则利用余热回收后的冷凝水或水蒸气提供制冷服务。
3. 冷热电三联供的应用领域冷热电三联供系统的应用范围广泛，主要包括以下几个领域：3.1 城市供热系统冷热电三联供系统可以利用余热供给城市的供热系统，减少燃料的使用量，提高能源利用效率。
通过热力发电机组和余热锅炉，可以实现电力和热力的同步供给，满足城市居民的供热需求。
3.2 工业制冷冷热电三联供系统可以利用余热回收后的冷凝水或水蒸气提供工业制冷服务，满足工业生产对制冷的需求。
通过制冷机组，可以实现高效的制冷效果，降低能源消耗。
3.3 商业建筑冷热电三联供系统可以应用于商业建筑，如写字楼、商场等。
通过综合利用余热和余电，可以提供供热、供制冷和供电的功能，满足商业建筑对能源的需求。
3.4 社区集中供热冷热电三联供系统可以应用于社区的集中供热系统，通过热力发电机组和余热锅炉，可以实现电力和热力的同步供给，满足社区居民的供热需求。
4. 冷热电三联供的优势和挑战冷热电三联供系统相比传统的供热、制冷系统具有以下优势：•高能效：通过能源的综合利用，提高能源利用效率，降低能源消耗。
•减排环保：减少化石燃料的使用量，降低二氧化碳等温室气体的排放。
•综合利用：综合利用余热和余电，实现多能互补，提高资源综合利用效率。
数据中心冷热电三联供系统的运行模式分析及优化
2.2.2 系统流程
方案一系统流程如下图：
方案二系统流程如下图：
2.2.3 可选运行模式
运行模式一（方案一）：
运行模式二（方案一）：
运行模式三（方案一）：
运行模式四（方案二）：
全年运行三联供，冬季天然气补燃供热4000kW。
注：冬季发电机余热是否完全利用，对三联供系统的经济性有影响， 本文以余热部分利用4000kW为计算依据。
运行模式一（方案一）运行模式二（方案一）运行模式三（方案一）
方案一系统流程方案二系统流程
（1）冷热电三联供系统成本支出计算经逐时计算分析，得到系统运行模式一的成本如表1。
（2）冷热电三联供系统的收益分析对于业主而言，冷热电三联供系统在建成投产以后主要有三方面的经济收益：即供电收益、供冷收益、供热收益，具体数据见表2。
（3）冷热电三联供系统的综合经济分析
系统综合经济分析见表3。
从以上计算分析可知，采用运行
模式一，冷热电三联供系统设备及土
建投资，可在6.32年左右回收，在四
种运行模式中回收年限最短，是最优
的运行模式。
4 结语
以上计算与分析表明，数据中
心项目采用冷热电三联供系统，不
但可以解决数据中心所有的能源和
动力需求，而且能大大提高一次能
源的利用率，但是系统如何经济运
行，须根据具体项目负荷、项目建
设地的气象条件、能源政策、能源
价格等因素进行详细的技术经济分
析后确定。
参考文献
[1] 全国民用建筑工程设计技术措施节能
专篇. 暖通空调.动力. “燃气冷热电联
供分布式能源系统”
[2] 《燃气冷热电三联供工程技术规程》
CJJ145-2010。
远大能源及冷热电三联供介绍介绍
热水烟气直燃非电空调BZHE400Ⅹ 制冷量4652kW,制热量3582kW 燃气直燃非电空调BZ400Ⅹ 水冷机组 制冷量4652kW,制热量3582kW 1300RT，制冷量4571kW
5
二期 6 7
燃气锅炉
制热量5600kW
案例:南美第一高楼
智利康斯坦娜塔（烟气、热水及补燃型）
烟气热水直燃非电空调5台（制冷量30,000kW ） 燃气内燃发电机6台（发电量14,000kW ） 能源效率 84% 年节省能源费 630万美元 投资回报期 1.3年 年减排CO2 25,000吨 相当于种树 1,370,000棵
案例：全球最大地产商
空气净化的工厂化可持续建筑。
远大能源 低碳专家
远大市场分布
墨 西 哥 美 国 加 拿 大 哥伦比亚 巴巴多斯 特立尼达 巴 西 智 利
瑞 典 挪 威 波 兰 德 国 荷 兰 比 利 时 卢 森 堡 英 国 法 国 西 班 牙 瑞 士 斯洛文尼亚 意 大 利 突 尼 斯 克罗地亚 捷 克 匈 牙 利 罗马尼亚 希 腊 保加利亚 土 耳 其 塞浦路斯 埃 及 叙 利 亚 以 色 列
远大能源 低碳专家
远大能源利用管理有限公司 2013.7.2
远大概览
创业于1988年，时名远大热工研究所， 以实用性热能技术专利研发转让为发
展起步。
然气和废热为能源的非电中央
空调主机和一体化空调输配系统。
远大空品科技有限公司，提供带 有静电除尘器的中央空调末端产 品、热回收新风机、空气净化机， 以及手机式空气检测仪。 远大能源利用管理有限公司，提 供能源综合利用集成服务。 远大可建科技有限公司，提供9度 抗震、6倍节材、5倍节能、20倍
天然气冷热电三联供系统概念及应用
天然气冷热电三联供系统概念及应用【摘要】天然气冷热电三联供系统是一种建立在能量的梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，产生热、电、冷的联产联供系统。
近年在国内得到很好的发展，北京、上海、广州等城市的分布式能源应用位于前列，国家也出台很多政策鼓励和促进该系统的研究和应用工作，目前，天然气冷热电系统实际推广应用已经越来越多。
【关键词】天然气；分布式能源；冷热电联供系统；应用一、天然气冷热电三联供系统基本概念分布式能源系统是一种较新型的能源系统，它一般建在用户附近，从而减少输配系统投资和能量损耗，是更高效、更可靠、更环保的能源系统。
天然气冷热电三联供系统是属于分布式能源系统的一种。
它是一种建立在能量的梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，产生热、电、冷的联产联供系统。
它以天然气为燃料，利用小型燃气轮机、燃气内燃机或微燃机等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气首先用于发电，然后利用余热在冬季供暖；在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷；同时还可提供生活热水，充分利用了余热。
其一次能源利用率可提高到80%左右，能够大量节约能源。
燃气气冷热电三联供系统按照适用范围，一般分为区域型和楼宇型两种。
区域型系统主要是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域所建设的冷热电能源供应中心。
设备一般采用容量较大的机组，往往需要建设独立的能源供应中心，还要考虑冷热电供应的外网设备。
楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物，如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统，一般仅需容量较小的机组，机房往往布置在建筑物内部，不需要考虑外网建设。
二、冷热电三联供系统在我国的发展现状我国的分布式能源技术的研究尚处于起步阶段，国家四部委《关于发展热电联产的规定》中明确规定：“鼓励发展热、电、冷联产技术和热、电、煤气联供”。
由于节能、经济性等因素，燃气冷热电联供系统已经在我国各地出现。
北京、上海、广州等城市冷热电联供技术的研究及应用位于全国前列。
冷热电三联供简介及其优化措施
冷热电三联供简介及其优化措施一、冷热电三联供的概念分布式能源系统（Distributed Energy System)是指将冷热电系统以小规模。
小容量（几千瓦至50MW、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立的输出冷、热、电能的系统，减少了能源输送系统的投资和能量损失。
分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式。
冷热电三联供，即CCHP (Combined Cooling, Heating and Power) 是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力用于满足用户的电力需求，系统所排出的废热通过余热回收利用设备（余热锅炉或者余热直燃机等）向用户进行供热、供冷经过对能源的梯级利用使能源的利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，能源梯级利用效率达到60%〜80%,大量节约一次能源。
因此说，燃气冷热电三联供系统是分布式能源的先进技术之一，也是最具实用性和发展活力的系统。
典型的燃气冷热电三联产系统一般包括动力系统和发电机、余热回收装置、制冷或供热系统等组成部分，主要用到的发电设备有小型和微型燃气轮机、燃气内燃机、燃料电池等；空调设备有余热锅炉、余热吸收式制冷机以及以蒸汽为动力的压缩式制冷机等。
针对不同的用户需求，冷热电联产系统可以有多种多样的组织方式，方案的可选择范围较大。
二、冷热电三联供的优点①提高能源綜合利用率传统火电的综合能源利用效率低，燃气冷热电三联供供能系统的综合能源利用效率可达到60%-80%.燃气锅炉直接供热的效率虽然能达到90%,但是它的最终产出能量形式为低品位的热能，而燃气冷热电三联供供能系统中有45%左右的高品位电能产出.因此燃气冷热电三联供供能系统的能源综合利用效率比传统的大电网供电和燃气锅炉直接供热的传统供能方式有大幅度提高。
②电力燃气消耗双重削峰填谷、改善城市能源结构在传统的能源结构中，夏季大量电空调的使用和冬季大量燃气锅炉采暖的使用造成了夏季用电量远高于冬季、冬季用气量远高于夏季的情况，这种不合理的能源结构导致了相关市政设施的低投资效率，造成了资源浪费。
冷热电三联供在数据中心的应用
Ｉ Ｔ 系统结 构 复杂 、 资源利用率过低等原 因， 建设 和 维 护 成本 高 涨 ， 因此绝 大 多数 构 建 者 都 在 尝 试 将 系 统 资 源 实现 整合 和集 中 。作 为 Ｉ Ｔ 系统 重 要 组 成 部 分 的数
但我 国经济 高速 发 展带 来 的 电子政务 和 电子 商务 需求 爆 发 式增 长 ， 一些 大 型 的政府 数 据 中心 、 行 业数 据 中心
和企 业数 据 中心 如 雨后 春 笋般 迅 速 建 设 起 来 ， 与此 同 时还 有更 多 的数 据 中心正 在 建设 或筹 备 中 。
提 供 了指 导 。
关 键 词 ：数 据 中心 ； 三联供 ； 燃 气 内燃 机 ； 经 济 性
中图分类号 ： Ｔ Ｋ０ １ ９
文 献标 识 码 ： Ａ
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ Ｃｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ Ｃｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｈｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ Ｉ ＤＣ
冷 热 电三联 供 在 数 据 中心 的应 用
李新鹏 ， 侯 振宁 ， 陈 硕 （ 北京 电信规 划设 计院有限公 司， 北京 １ ０ ０ ０ ４ ８ ） 摘要 ：文 中针对现 阶段 数据 中心规 划、 建设 中电力供应 的难题 ， 结合 数据 中心 自身建设 和运 营的特点 ， 提 出了三联 供 系统在数据 中心的 多种应 用模 式。三联 供 系统的应 用， 大幅提 高了数据 中心 的能 源综合利 用率 ， 具有 显著的 经济和社 会 效益 。通过对三联供 系统 关键设备及运 行参数的分析 比较 ， 优化 了运行模 式 ， 对今后 三联供 系统 在数据 中心 的工程应 用
燃气冷热电三联供系统在数据中心的应用
ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００９－３２３０.２０２０.０８.００２燃气冷热电三联供系统在数据中心的应用郭㊀丰(中国电子学会ꎬ北京１０００３６)摘㊀要:文中主要研究三联供系统在数据中心的应用并进行了探讨ꎮ数据中心用电和用冷负荷波动小ꎬ常年需要供冷ꎬ符合三联供系统的功能特点ꎮ燃气冷热电三联供系统成为解决数据中心能源需求的一个重要选择ꎬ在数据中心中具有较高的应用可行性ꎮ关键词:数据中心ꎻ冷热电三联供ꎻ应用中图分类号:ＴＭ９１㊀㊀文献标志码:Ｂ㊀㊀文章编号:１００９－３２３０(２０２０)０８－０００５－０５ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧａｓ－ｆｉｒｅｄＣｏｏｌｉｎｇꎬＨｅａｔｉｎｇａｎｄＰｏｗｅｒＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｉｎＤａｔａＣｅｎｔｅｒＧＵＯＦｅｎｇ(ＣｈｉｎｅｓｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓꎬＢｅｉｊｉｎｇ１０００３６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｍａｉｎｌｙｓｔｕｄｉｅｓａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒｉｐｌｅｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒ.Ｄａｔａｃｅｎｔｅｒｐｏｗｅｒａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｌｏａｄｆｌｕｃｔｕａｔｅｓｌｉｔｔｌｅꎬａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｉｓｒｅｑｕｉｒｅｄａｌｌｙｅａｒｒｏｕｎｄꎬｗｈｉｃｈｃｏｎｆｏｒｍｓｔｏｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｔｒｉｐｌｅ－ｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ.Ｔｈｅｇａｓ－ｆｉｒｅｄｃｏｍｂｉｎｅｄｃｏｏｌｉｎｇꎬｈｅａｔｉｎｇａｎｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｈｏｉｃｅｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｅｍａｎｄｏｆｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓꎬａｎｄｉｔｈａｓｈｉｇｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｉｎｄａｔａｃｅｎｔｅｒｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｄａｔａｃｅｎｔｅｒꎻｃｏｍｂｉｎｅｄｃｏｏｌｉｎｇꎬｈｅａｔｉｎｇａｎｄｐｏｗｅｒꎻａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ０㊀引㊀言收稿日期:２０２０－０７－０１㊀㊀修订日期:２０２０－０７－１５作者简介:郭㊀丰(１９７５－)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ研究方向为数据中心绿色发展政策及相关技术研究ꎮ燃气冷热电三联供系统ꎬ是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备而产生电力以满足用户的电力需求ꎬ系统排出的废热通过驱动吸收式制冷机供冷ꎬ同时还可提供生活热水ꎬ充分利用了排气的热量ꎮ经过能源的梯级利用使一次能源利用效率从常规发电系统的４０％左右提高到８０％左右ꎮ在过去的数年中ꎬ我国数据中心产业实现了蓬勃发展ꎬ新基建提速ꎬ更是为数据中心产业实现新一轮腾飞注入强劲动力ꎮ而数据中心用电和用冷负荷波动小ꎬ常年需要供冷ꎬ符合三联供系统的功能特点ꎮ文中针对三联供系统在数据中心的应用进行了探讨ꎮ１㊀数据中心的用能特点数据中心是由计算机场地(机房)㊁其他基础设施㊁信息系统软硬件㊁信息资源(数据)和人员以及相应的管理制度组成的实体ꎮ是为集中放置的电子信息设备提供运行环境的建筑场所ꎬ可以是一栋或几栋建筑物ꎬ也可以是一栋建筑物的一部分ꎬ包括主机区㊁辅助区㊁支持区和行政管理区等ꎮ其核心功能是保证服务器㊁存储设备㊁网络设备等各类信息设备稳定可靠工作ꎬ实现数据的存储与管理ꎬ完成对信息资源的处理ꎬ为数字经济的业务运营提供支撑ꎮ中国数字经济总量２０１７年为２７.２万亿元人民币[１]ꎬ２０１８年即达到３１.３万亿元人民币[２]ꎮ预计到２０２５年ꎬ中国被创建㊁采集或是复制的数据总量将增长到４８.６ＺＢꎬ在全球数据总量中占比达到２７.８％[３]ꎮ作为海量数据的主要储存与运算处理实体ꎬ中国数据中心行业近年来一直处于高速发展的阶段ꎮ据相关统计ꎬ截至２０１７年底ꎬ在用数据中心的机架总规模已达１６６万架[４]ꎬ至２０１８年底ꎬ服务器在线装机量已居世界第二位[５]ꎬ中国ＩＤＣ业务市场总规模达１２２８亿元ꎬ同比增长２９.８％[６]ꎮ预计到２０２０年ꎬ具备一定规模的数据中心保有量将超过８万个[７]ꎮ中国数据中心行业规模的快速扩大ꎬ也引起了电力消耗量的快速增长ꎮ据相关报告估算ꎬ中国数据中心的耗电量约为１２００亿千瓦时[７]ꎬ这一数据约占中国全国全社会用电量的２％[８]ꎮ寻找一个能连续可靠运行㊁能源利用率高㊁污染小㊁经济性比较好的能源系统ꎬ满足数据中心对电能的需要ꎬ成为数据中心发展进程中面临的问题ꎮ数字经济的特点是全天２４小时无时无刻不在运转ꎬ所以数据中心内的各类信息设备需要常年每天２４小时持续稳定运行ꎬ需要为此提供稳定的供电ꎮ由于信息设备运行的特点ꎬ用电需求波动也较小ꎮ信息设备运行时散发出大量的热量ꎬ为了保证信息设备稳定工作ꎬ也需要保证数据中心内的温度湿度保持相对恒定ꎬ为此数据中心的机房需要每天２４小时持续不断地冷源ꎮ此外ꎬ数据中心为确保用电的可靠性ꎬ数据中心要求高质量和高稳定的不间断电源ꎬ一般需要设置ＵＰＳ系统和大功率柴油发电机作为应急后备电源ꎮ燃气冷热电三联供系统建立在能量梯级利用概念基础上ꎬ将供热(采暖和供热水)㊁制冷及发电过程有机结合在一起ꎬ三联供系统的一些特性与数据中心负荷波动较小㊁用电和用冷量大㊁常年需要供冷的用能特点较匹配ꎬ所发的电能ꎬ可以全部就地为数据中心机房使用ꎬ不像医院㊁商场㊁宾馆等ꎬ白天启用ꎬ晚间不用问题ꎮ燃气冷热电三联供系统所产生的冷㊁热㊁电三者中的冷ꎬ同样可以全部用于机房的冷量需要ꎬ它也不像医院㊁商场㊁宾馆等民用建筑ꎬ夏季需要冷ꎬ冬季需要热ꎬ白天需要ꎬ晚间不需要ꎬ春秋季不需要等问题ꎬ三联供设备在数据中心的运用可以得到高效使用ꎬ减少数据中心对于空调系统的需求ꎬ降低数据中心运行的成本ꎮ燃气冷热电三联供系统作为分布式能源的一种ꎬ可以就进设置ꎬ并且相对灵活ꎬ有了燃气冷热电三联供系统后ꎬ也可作为数据中心的应急后备电源的使用ꎮ尤其是在各项电源输出特性参数比较上ꎬ燃气冷热电三联供系统采用的燃气轮机相比柴油发电机组更加稳定可靠ꎮ数据中心可以相应减少ＵＰＳ系统所需电池数量ꎬ减少投资成本ꎮ所以燃气冷热电三联供系统成为解决数据中心能源需求的一个重要选择ꎬ在数据中心中具有较高的应用可行性ꎮ能源的梯级利用高温段１０００ħ以上电能中温段３００~５００ħ驱动热泵ꎻ驱动吸收式制冷机低温段２００ħ以下除湿ꎻ供热ꎻ生活热２㊀燃气冷热电三联供系统在数据中心的应用方式数据中心用电量远大于制冷量ꎮ如某数据中心ꎬ经核算ꎬ最大用电负荷出现在７月份ꎬ最大负荷２４８０８９ｋＷꎻ全年耗电量为２０７.２８ＭｋＷｈꎮ最大用冷出现在６月份ꎬ最大负荷１７６７ｋＷꎻ最大用热出现在２月份ꎬ最大负荷２４４.８２ｋＷꎮ数据中心全年总需净量１４７８６２３８５.３ｋＷｈꎬ数据中心全年总需热量２１９４８０.０５ｋＷｈꎮ㊀表１数据中心年耗电量组成序号项㊀㊀目年耗电量(ＭｋＷｈ)１信息设备耗电１４４.５９２风机耗电４５.１２３冷却塔耗电４.４８４空调附属设备耗电０.８４５水泵及水泵辅助设备耗电９.０６６建筑照明等常规设备耗电３.１９合㊀㊀计２０７.２８㊀㊀为此ꎬ数据中心应用燃气冷热电三联供系统ꎬ通常是选用发电效率较高的燃气内燃机作为发电机组ꎬ燃气内燃机所发电量供应数据中心ꎬ不足部分由电网提供ꎮ同时适当配置部分柴油发电机组ꎮ为保证数据中心的用电可靠性ꎬ发电机组一般分为两组ꎬ设置在不同的地理位置作为物理分割ꎬ互为冗余ꎮ即一组内的发电机组在检修或保养时ꎬ一组发电机可以带起１００％用电负荷ꎮ如果有两路市电作为备用ꎬ也可以不设置冗余ꎬ从而有效节约初期设备投资和建设成本ꎮ但仍需要设置柴油发电机组和ＵＰＳꎬ与燃气内燃机和市电共同组成供电系统ꎬ保证数据中心供电的高可靠性要求ꎮ在设计上应充分考虑数据中心用电负荷情况ꎬ从而搭建合理的供电架构ꎮ在燃气内燃机后ꎬ通常连接吸收式制冷机ꎮ一般选择溴化锂吸收式制冷机ꎬ溴化锂吸收式制冷机有多种类型ꎬ如两级发生的溴化锂吸收式制冷机ꎬ它可有效地利用高压加热蒸汽ꎻ两级吸收的溴化锂吸收式制冷机ꎬ它可有效地利用低温位热能ꎮ当内燃机发电运行时ꎬ利用内燃机排出的烟气热水所携带的余热作为吸收式制冷机的热源ꎮ为保证在发电机组不工作或不能达到满负荷工作ꎬ即没有烟气余热可利用或烟气供应不足时.余热吸收式机组仍可以提供净负荷的供应ꎬ也可以考虑选用带有燃烧机的直燃型机组ꎮ在取暖季当烟气冷凝换热器检修时ꎬ直燃机组还可以作为热源用于采暖供热ꎮ为避免受到燃气供应波动的影响ꎬ通常数据中心在配备吸收式制冷机同时也配备电制冷机组和冷却塔ꎮ当市政管网燃气披切断时ꎬ电制冷机组作为备用投入运行ꎬ满足数据中心空调要求ꎮ吸收式制冷机和电制冷机共用一台冷却塔.若吸收式制冷机组工作ꎬ则冷却塔与吸收式制冷机组机连接ꎻ若电制冷机组工作ꎬ则冷却塔与电制冷机组连接ꎮ冬季则可以利用冷却塔实现自由冷却ꎬ从而降低数据中心运行成本ꎮ而烟气余热用于周围相邻地块供热ꎬ以提高燃气冷热电三联供系统的经济效益ꎮ图１㊀原理图３㊀应用实例凤凰数据中心天然气分布式供能项目ꎬ于２０１４年６月经江苏省发改委㊁能源局审批立项ꎬ２０１４年底建成试生产ꎮ项目包括３台输出电功率为２０００ｋＷ的燃气发电机组ꎬ３台制冷量为２３００ｋＷ的烟气热水型溴化锂冷机ꎬ并配套相应的冷却泵㊁冷冻泵㊁冷却塔㊁水处理等循环系统ꎮ按照机房空调要求ꎬ空调系统采用２Ｎ配置ꎮ主用为烟气热水型溴化锂冷机ꎬ电制冷作为备用ꎬ末端采用全空气系统ꎮ机房内保持１０Ｐａ正压ꎬ机房内新风量保证每小时换气一次ꎮ其他监控宰㊁辅助眨和公摊区的业务管理及后勤用房变配电事ꎬ电梯机房等房间可采甩集中供冷供热方式ꎬ冷热源全部由三联供能源站集中提供.供冷系统包括电制冷机和吸收式冷温水机组.冷热源通过冷热水管道输送ꎮ提供常年供冷所需冷冻水管烟道上装设三通调节阀.可根据末端冷负荷变化情况ꎬ调节进入直燃机的烟气量ꎬ当冷负荷较小时ꎬ部分烟气通过烟道直接排放到大气ꎮ另外从发电机出来的热水进入烟气热水型溴化锂冷机ꎬ经换热后如温度仍不能降低至发电机所要求的温度.可以进一步通过散热器对其进行冷却ꎮ为保证在发电机组不工作或不能达到满负荷工作ꎬ即没有烟气余热可利用或烟气供应不足时.余热吸收式机组仍可以提供净负荷的供应ꎬ本项目余热机组选用带有燃烧机的全补燃型机组ꎮ项目总投资额６５００万元ꎬ包含配套设施㊁辅助设施及环保项目的降噪设施和脱硝设施等ꎮ三联供项目所供的全部电能和冷量全部为凤凰数据中心使用ꎬ不足部分由电网提供ꎮ项目２０１４年底建成试生产ꎬ２０１５年４月已投入正式运行ꎮ正式投产后三联供年耗天然气１０２２.６万Ｎｍ３ꎬ年发电量３８８８万ｋＷｈꎬ年供电量３７２９万ｋＷｈꎬ年制冷量１６０９６３ＧＪꎮ年节约标煤量:６５８２.３８ｔꎮ年节水量为３.１万ｔꎮ减少二氧化碳排放１.７６万ｔꎮ每年可减少二氧化碳排放１.７６万ｔꎮ附计算过程:天然气热值为３３.８１２ＭＪ/Ｎｍ３总能耗为:１０２２.６ˑ３３.８１２＝３４５７６.１５万ＭＪ＝１１８１１.２ｔ标准煤三联供年供电量３７２９.１２万ｋＷｈꎬ年供冷１６０９６３.２ＧＪ按燃煤电厂供电㊁供热煤耗计算:供电耗标煤:３７２９.１２ˑ３２３＝１２０４５.０５ｔ(３２３ｇ/ｋＷｈ为供电标煤耗)供冷标煤耗:１６０９６３.２ˑ０.０４＝６３４８.５３ｔ(０.０４ｋｇ/ＭＪ为供热标煤耗)则:总能耗为:１２０４５.０５＋６３４８.５３＝１８３９３.５８ｔ标准煤三联供年节约标煤量:１８３９３.５８－１１８１１.２ｔ＝６５８２.３８ｔ根据１吨标煤排放２.６８ｔＣＯ２计算:减少二氧化碳排放１.７６万ｔꎮ节水量及计算过程ꎻ与常规火力电厂相比ꎬ三联供项目节水量主要为没有常规火电的锅炉㊁汽轮机及水处理等设备ꎬ节省了锅炉㊁汽轮机及水处理等设备的排污汽水损失量ꎮ按照火电企业清洁生产标准ꎬ空冷机组耗水量为０.８ｋｇ/ｋＷｈꎬ按本项目年发电量３８８８万ｋＷｈ计算ꎬ年节水量为３.１万ｔꎮ图２㊀现场图４㊀燃气冷热电三联供系统在数据中心的应用需要关注的事项目前全国已建设部分天然气三联供数据中心ꎬ未来随着分布式能源的不断推广ꎬ规模将进一步扩大ꎮ但是数据中心应用燃气冷热电三联供系统仍有需要关注的几个事项ꎮ(１)因为对于数据中心来讲ꎬ供电可靠性㊁安全性位于首位ꎬ所以天然气的供应一定要稳定㊁充足ꎮ否则需要配置足够的电制冷能力ꎬ大大增加数据中心初期建设成本ꎮ(２)天然气价格和电价是影响燃气冷热电三联供系统运行经济性的关键ꎮ据测算ꎬ燃气价格与发电单价对照如下表ꎮ不同地区的气价㊁峰谷电价差别很大ꎬ必须根据当地条件进行精确的测算ꎮ另外ꎬ部分污染严重或严重缺电地区会为安装燃气冷热电三联供系统提供政策性补贴ꎬ也是燃气冷热电三联供系统运行保持经济性的重要影响因素ꎮ部分项目为保证经济性ꎬ采取峰电价时开启系统ꎬ谷电价时停止运行的方式ꎬ也是可以参考的方式ꎬ见表２ꎮ㊀表２燃气价格与电力单价的对照表燃气价:元/ｍ３燃气热值:ＭＪ/ｍ３发电效率:％单量电价:元１.８３５３５０.５３２.５３５３５０.７３３.５３５３５１.０３４.５３５３５１.３２５.５３５３５１.６２４.９３５３５１.４４４.５３５３５１.３２３.３３５３５０.９７３.０３５３５０.８９２.９３５３５０.８４２.１３５３５０.６３１.３３５３５０.２７㊀㊀«大型㊁超大型数据中心选用燃气二联供的若干问题»(３)目前在我国还没有采用燃气发电机作为主用电源的相关案例ꎬ为满足数据中心的供电可靠性需要做周密细致的配电设计ꎮ在与市电配合方面ꎬ需要与电网企业进行充分地协调ꎮ(４)我国颁布执行的国家标准«数据中心设计规范»(ＧＢ５０１７４－２０１７)对数据中心环境做了严格的技术要求ꎬ在进行相关冷量计算时需要严格遵循该标准的要求ꎮ(５)要有高水平的运行㊁维护人员ꎮ由于燃气冷热电三联供系统相比常规市电系统庞大复杂得多ꎬ运行的安全可靠性成为重点ꎮ尤其是冷源系统ꎬ由于冷却工质状态的切换需要时间ꎬ达到所设置参数有一定的时延ꎬ吸收式制冷机组和电制冷机组之间的调整需要较高的技巧ꎮ此外ꎬ燃气冷热电三联供系统对于负载与自身出力能力的匹配调节也有较高要求ꎬ对于机组的保养也需要较高的技术要求ꎮ５㊀结束语虽然国内近年已有若干数据中心采用了燃气冷热电三联供系统ꎬ但是目前仍然是处于规模应用的前期ꎮ对燃气冷热电三联供系统缺乏经济性㊁可用性不佳的顾虑仍然广泛存在ꎮ但基于燃气冷热电三联供系统自身的优点以及与数据中心用能特性的高度匹配ꎬ相信随着燃气冷热电三联供系统建设和运行经验的不断积累ꎬ燃气冷热电三联供系统应用方案不断完善ꎬ燃气冷热电三联供系统一定会成为数据中心用能的重要解决方案ꎮ。
【精品】初探冷热电三联供系统在A级数据中心的应用
初探冷热电三联供系统在A级数据中心的应用初探冷热电三联供系统在A级数据中心的应用1、引言冷热电三联供(CcHP)系统是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将供热(采暖和供热水)，制冷及发电过程有机结合在一起的总能系统。
三联供属于分布式能源的主要形式之一。
由于分布式能源可将能源效率提高80%以上，对环境负面影响小，有利于局部电网安全，对天然气和电网有削峰填谷的作用，因此很多发达国家将其作为国家能源体系的重要组成部分。
从经济性考虑，燃气三联供系统更适合于冷热电负荷相对稳定、常年需要供冷或者供热的项目。
而数据中心用电、和用冷负荷波动小，常年需要供冷，符合三联供系统的功能特点。
本文以某数据中心为例，针对三联供系统在A级数据中心的应用中的相关问题进行探讨。
2、冷热电三联供(CCHP)应用概况分布式能源(Distributed Energy System)是相对于传统的集中供电方式而言，是指将冷热电系统以小规模、小容量(几kW至50Mw)、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。
具有靠近用户、梯级利用、一次能源利用效率高，环境友好、能源供应安全可靠等特点，受到各国政府，企业界的广泛关注和青睐。
其中燃气冷热电三联供因其技术成熟、建设简单，投资相对较低和经济上有竞争力的优势，已经在国际上得到了迅速地推广。
燃气冷热电三联供，即CCHP(Combined Cooling，Heating and Power)，是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备而产生电力以满足用户的电力需求;系统排出的废热通过余热回收利用设备(如余热锅炉或余热直燃机等)向用户冬季供暖;夏季通过驱动吸收式制冷机供冷;同时还可提供生活热水，充分利用了排气的热量。
经过能源的梯级利用使一次能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，大量节省了一次能源。
由于天然气分布式能源可以达到很高的能量利用效率，所以在国外发展非常迅速。
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简介冷热电三联供在数据中心的应用
中国移动上海传输动力维护中心沈嘉琪黄赟
引言
随着电讯业务的发展，数据中心的业务量迅速增加。
为保证数据中心设备正常安全的运行，环境因素是不可或缺的。
对环境影响最直接就是通信行业的供电系统以及制冷系统。
在建立数据中心初期，考虑到通信行业稳定运营带来的业务高可靠性，在其配套动力系统上投入的成本很高。
冷热电三联供系统作为分布式能源的一种衍生形式，成为控制通信行业能源运营成本，同时成为通信行业数据中心供电可靠性和制冷需求的良好方案之一。
1冷热电三联供系统用于数据中心的优势
冷热电三联供系统是将制冷、供热（采暖和供热水）、发电三者合而为一的设施。
通过发电机充分燃烧燃料输出电力（例如：天然气），同时采用吸收式制冷机组回收发电机排放蒸汽和余热，成为较为环保地转为电能、热能的一种能源利用方式。
1.1减少通信行业运营成本
由于数据中心需要非常高的用电量，为了数据中心稳定安全的运行，运营商需要花费高昂的电力运营成本；而采用了吸收制冷的冷热电三联供系统可以在数据中心现场输出比市电更便宜的电力能源（获取城市天然气或其他清洁能源补贴）；另外，发电机的余热可以驱动吸收制冷机组从而替代普通空调系统，通过降低运营成本为运营商创造经济价值。
1.2提升通信系统运行稳定性
数据中心要求高质量和高稳定度的不间断电源。
特别是，在数据中心运营高峰时期，发生诸如停电或供电失误，将直接造成巨大的经济损失。
尤其是在各项电源输出特性参数比较上，冷热电三联供系统采用的燃气轮机发电机组相对于通信行业传统的应急备用发电机组（外网市电中断时启用）更加地稳定可靠。
随着冷热电三联供系统稳定性的提高，运营商可以在设计阶段减少通常为优质安全的电源系统设计的电池备份数量，从而减少投资成本。
1.3利于通信设备扩容
燃气轮机发电机组现场发电的模式，在扩容和新设施设计方面给数据中心运营商很大便利。
这主要体现在：通过增加新设备升级旧的数据中心，往往外网市电可能在短期内无法满足新增设备大-168-
量的供电需求；通过增加一套冷热电三联供系统，不仅以提供持续不间断的电力，而且它对于数据中心的扩容在时间上可能比起通过依托申请现有公用电网设施更快捷一些。
这种模式下，数据中心运行商最大限度地减少外网市电的电力需求与依赖，同时也减少了新建或扩建设备所需额外的外网市电基础设施需求和相关支出成本。
1.4减少空气污染物排放
虽然，数据中心本身的空气污染物排放量很低，但是如果其采用传统集中式供电模式下却产生大量的影响环境的污染物。
冷热电三联供系统作为分布式能源的一种衍生模式，通过提高效率和清洁技术的使用，有效减少标准空气污染物，包括：一氧化碳，氮氧化物和二氧化硫等排放量。
因为，冷热电三联供系统燃料使用效率的提高，使得配套设施在同等条件下消耗更低的化石能源，从而减少温室气体的排放总量。
2 冷热电三联供系统在数据中心的应用
数据中心能源利用率比一般的商业楼宇要高（215-1075瓦/平方米），同时数据中心需要大量的电能而且消耗在通信设备上的电能大多转化为热量。
其中，最常见的冷热电三联供系统配置设备是吸收制冷机组。
从数据中心现场燃气轮机发电机组回收的余热以蒸汽或热水的形式被吸收式制冷机利用，一般高温热水接近或超过沸点就可驱动单效或双效吸收式制冷机。
通常，数据中心通过输配冷冻水至通信机房空调系统来调节机房环境温湿度，也可以直接将冷冻水输送到目前新颖的水冷机架来达到制冷效果。
当前，各类尖端的技术已成功地用于燃料电池，往复式发动机，燃气轮机和微型燃气轮机，它们也可有机整合，联合运作成为冷热电三联供系统。
2.1吸收式制冷工作原理
通常压缩式制冷循环是以消耗电能作为能量的补偿，而吸收式制冷循环则以消耗热能作为能量的补偿过程。
吸收式制冷机和蒸汽压缩式制冷机都是利用制冷剂的汽化潜热制取冷量的。
如图1所示。
其共同点是高压制冷剂蒸气在冷凝器中冷凝后，经节流机构节流降压，再进入蒸发器，在低压下液态制冷剂气化，从而达到制冷的目的。
在吸收式制冷循环中，冷凝器、蒸发器和节流阀的作用与压缩式制冷循环基本相同，只是能量补偿部分的设备改变了，能量补偿部分的设备由发生器、吸收器、减压阀和溶液泵组成。
图1 吸收式制冷机工作原理
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吸收式制冷循环就是利用热能制取冷量的制冷循环，吸收式制冷和蒸汽压缩式制冷一样，都是利用液体在汽化时要吸收汽化潜热这一物理特性来实现制冷。
所不同的是蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功或电能，使热量从低温热源转移到高温热源，吸收式制冷则是靠消耗热能来完成这种非自发过程的。
吸收式制冷可以利用低温热源制取冷量，因此它特别适用于有余热可供利用的场合，因此，吸收式制冷机组在发电厂等场合得到广泛运用。
2.2吸收式制冷机组特点
(1) 无原动力，直接使用热原理，因此机器坚固亦无震动，少噪音，能安装于任何地点，从地室
一直到屋顶均可。
(2) 以水为制冷剂，获得容易，安全性高。
(3) 可直接利用热源，它可利用低压蒸汽、热水，甚至废汽、废热，耗电极少，只相当于同容量
离心式机的2%--9%。
(4) 变负荷容易，调节范围广(能在10%--100%范围内调节制冷量) 。
(5) 结构简单，运行方便。
2.3冷热电三联供案例分析
美国高通公司，是一家对环境管理有强烈责任的无线技术创新公司。
至1993年以来，高通已经完成了超过130个项目旨在提高能源效率项目和有针对性的减少温室气体的排放量。
公司在加州圣地亚哥拥有和运营2个热电联产项目。
高通至1995以来一直运行“P” 冷热电三联供厂。
“P” 冷热电三联供支持超过200多万平方英尺校园，其中包括高通的总部，演讲厅，餐厅，医疗中心，工程和研究办公室，实验室，数据中心，网络运营中心，卫星通讯枢纽，原型制造和三个停车库。
1995年，高通公司安装了一个2.4兆瓦的燃气轮机冷热电三联供系统，由三个800千瓦Saturn涡轮发电机组成。
800千瓦发电机组依靠天然气运行，如果天然气供应被中断，可以切换到储备的飞机燃料继续运行发电模式。
发电机余热被送到热回收机组，来生产蒸汽和热水用于驱动吸收式冷水机组。
在原燃气机组的基础上，在2005年开始校园扩建，高通增加了对冷热电三联供系统的依赖。
作为一部分扩张，高通增加了4.5兆瓦Solar Mercury 50燃气轮机和broad 1400吨吸收式制冷机，以支持日益增加现场供电需求和冷却需求。
“P”热电联产电厂可以节省50万美元每年营运成本。
通过热回收机组的热水供应设施每年节省额外100000美元。
现场发电还可以减少电力需求实用超过1400万千瓦时每年，又节约122000元。
冷热电三联供每年总计节约为775,000美元。
图2为冷热电三联供系统的效率以及排放量。
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-171-图2 热电联产系统与公用电网效率和排放比较
2007，高通第二个冷热电三联供系统安装，为“W”的热电厂，以支持新的一万平方英尺校园，由另一个数据中心，工程办公室，实验室，试验楼，自助餐厅，和停车场组成。
LEED金奖认证的校园需的电能求为8兆瓦，12000平方英尺的数据中心的应急电能需求为4MW。
系统包括带有余热回收锅炉第二个Solar Mercury50燃气轮机。
该系统可提供给建筑高达4.5兆瓦电能，并且机组余热产生的热水驱动1200冷吨特灵吸收式制冷机，为数据中心和建设供冷。
系统向校园建筑提供约85%电力和制冷负荷，明显的降低了二氧化碳（CO 2）和氮氧化物（NO x）排放。
总结
当冷热电三联供系统作为数据中心主用供电时，还不能完全替代UPS系统。
因为，冷热电三联供系统的正常运作是在能源供应的保障前提下的，若出现天然气等清洁能源供应问题，直接导致数据中心需求的冷负荷无法满足，可能会造成重大损失。
因此，还需加装传统电空调作为备用制冷机组，当冷热电三联供系统无法工作时，由外网市电来提供相应的电能，所以工作模式恢复至原来状态。
此外，设计系统时，需要为燃气轮机发电机组的设计专门机房空间，相应的清洁能源供应管道以及燃气轮机发电机组进、排气管路等等。
因此，在项目总投入方面会有较大的支出。
冷热电三联供系统相对较小的规模，有利于在通信楼宇里安装。
随着冷热电三联供技术的成熟，在燃气资源丰富的地区，数据中心使用冷热电三联供模式必将是有利成本节约、能源节省和环境保护的。