第四章 分布式能源系统

分布式能源系统特点
节省输变电投资 供电可靠性提高 满足特殊场合的需求 具有良好的环保性能 为能源的综合梯级利用提供了可能 为可再生能源的利用开辟了新的途径
很好地实现了“能量梯级综合利用”，有效提高了能源 的综合利用效率。
分布式能源系统的分类
1.按能源利用形式分类 化石燃料类、可再生能源类以及这两种的有机结
内燃机与燃气轮机CCHP系统比较
1.性能比较 以3MW级燃气内燃机和燃气轮机ຫໍສະໝຸດ Baidu对象，其变工 况下的热效率比较如下图
0.6
效率
0.5
GT电效率 0.4
GT热效率 GE电效率 GE热效率 0.3
0.2
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
负荷率
节能性比较
仍以3MW级燃气内燃机和燃气轮机为对象，供热 和供冷工况下，不同热（冷）电比需求下一次能源 消耗量比较如下图：
合
2.按动力子系统分类 燃气轮机、内燃机、蒸汽轮机、燃料电池、太阳
能等
3. 按系统规模分类 楼宇型（BCHP）、区域型（DCHP）、产业型
二、天然气分布式能源典型流程
关于CHP与CCHP
最早：采用背压或抽汽式ST； 随着燃气轮机的发展，燃气-蒸汽联合循环热电 联产（GT+WHB+ST）；
BCHP（Building Cooling，Heating and Power）楼 宇式 DCHP（District Cooling，Heating and Power ）区域 式
输出热量 （MJ/kW·h） 可用热量温度 （℃） 发电效率（%）
中小型燃气轮机 商业应用 气体燃料、油 0.5~50 热水、低压、高压蒸 汽 3.6~12.7
260~593
25~45（简单循环） 40~60（联合循环）
微型燃气轮机 商用早期 气体燃料、油
0.025~0.25 热水、 低压蒸汽
4.2~15.8
分布式能源的概念
于2002年成立，提出如下定义：分布式能 源系统（Distributed Energy System）是一种新 型的能源系统，一般建于用户附近，减少了输 配系统投资和能量损失，是更高效、更可靠和 更加环保的能源系统。它包括高效热电联产、 就地式可再生能源系统以及能量循环系统（包 括利用废气、余热和压差来就地发电），这些 发电系统能在或靠近消费的地点提供电力，而 不论其项目大小、燃料种类或技术，也不论该 系统是否与电网联网与否。
天然气分布式能源系统的典型流程
简单循环燃气轮机---蒸汽 型吸收式CCHP
简单循环燃气轮机---烟 气型吸收式CCHP
三、主要系统及设备介绍
主要系统
天然气分布式能源系统主要包括
动力子系统 供热子系统
高位能利用 低位能利用
制冷子系统
低位能利用
分布式能源实现多系统优化，将电力、热力、制 冷以及蓄能技术结合，实现多系统能源容错，将 每一系统的冗余限制在最低状态，利用效率发挥 到最大状态，以达到提高资源利用率目的。
问题：
建筑能源系统直接将高品位能用于低品位能的需求 又试图将太阳能等低密度能源艰难地转换为高品位能
思路： 系统集成、传统与可再生能源互补系统
发展趋势: 热电联产 冷热电一体化
生态建筑
分布式能源的概念
在2004年8月就分布式能源问题向国务院汇 报时，对分布式能源系统给出了如下定义：分 布式能源系统是指将能源系统以小规模、小容 量、模块化、分散化的方式布置在用户端，可 独立地传输冷、热、电能的系统。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。
一、分布式能源的定义和分类
传统建筑能源
主要供能方式：
燃煤供暖：严重恶化环境 天然气或电直接供热（冷）：能源利用率低 集中热电并供：距离限制
结果：
电力与天然气峰谷差加大 发电设备年运行时间下降 巨额固定资产浪费
结论: 未能达到能源梯级利用，造成能源、环境和经济上 的被动
解决途径：分布式能源系统
燃耗（kW） 燃耗（kW）
13500
12500
11500
10500
9500
8500
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
热电比
燃机燃耗 内燃机燃耗
14500 13500 12500 11500 10500
9500 8500
1
燃机燃耗 内燃机燃耗
1.4
1.8
2.2
2.6
冷电比
几种不同类型CCHP的比较
项目 技术状态 燃料 规模（MW） 热回收形式
燃料压力（kPa （g））
天然气分布式能源主要设备
天然气分布式能源系统主要设备包括：
燃气轮机 内燃机
余热锅炉 汽轮机
溴化锂吸收式制冷机
蓄冷蓄热系统
其中，将一次能源转化成为电能的关键技术 设备是燃气轮机或内燃机。
动力子系统设备
燃燃气气轮轮机 机
组成：由压气机、燃烧室和透平三大部件组成； 从机组结构分类：重型、轻型（航改型）、微型； 从应用领域分类：发电用、工业用、船用、机车用、车 辆用5种； 燃气轮机的热力性能指标：燃机热效率；比功； 影响燃机性能的因素：负荷变化、大气条件变化、机组 本身变化；
分布式能源系统
主要内容
一、分布式能源系统定义及分类 二、天然气分布式能源典型流程 ------CHP与CCHP（BCHP或DCHP） 三、主要系统及设备介绍 ------典型CCHP比较 四、CCHP应用案例介绍 五、负荷分析及机组选型 六、天然气分布式能源系统的经济性分析 七、政策扶持因素的分析
内燃机 商业应用 气体燃料、油
0.05~5 热水、 低压蒸汽
1.1~5.3
204~343
93~450
14~30
25~45
续前表
项目
中小型燃气轮机
初装费用（元 /kW）
5,500~6,500
运行维护费用 （元/kWh）
0.02~0.07
大修间隔时间（h）30,000~50,000
起动时间
10m~1h
微微燃型机燃： 气轮机
将燃气轮机和发电机设计为一体，单机功率范围为数十 至数百千瓦。
动力子系统设备
内内燃燃机机
定义：燃料燃烧在产生动力的空间（通常是气 缸）中进行的机械； 从活塞运动方式分类：往复活塞式、旋转活塞 式； 从燃料分类：汽油机、柴油机、煤气机、气体 燃料机、多种燃料发动机等； 内燃机有效指标：有效功率和机械效率、平均 有效压力和升功率、有效燃油消耗率、有效热 效率等；