浅谈燃气热电冷联供技术及应用

浅谈燃气热电冷联供技术及应用

随着西气东输工程的实施，我国中、东部地区每年将有大量的天然气气源，但是这些天然气的工业化利用和商业利用还在开发之中，如何合理、高效地利用天然气资源，减轻我国目前的环境压力，改善天然气及电力发展中存在的问题，并最终实现节能、减排及经济的目标，是摆在我国科研工作者面前的一个十分重要的课题。许多学者从不同角度对此进行了研究，认为发展燃气热电冷联供技术，具有实现这一目标的潜力。

燃气热电冷联供系统（简称CCHP系统），是一种建立在能源梯级利用概念基础上，将供热（采暖和供热水）、制冷及发电过程一体化的能源综合利用系统，其受到许多发达国家的重视并被称为第二代能源系统。

由于燃气热电冷联供系统从原理上实现了对能源的梯级利用，因而，科学合理的联产系统配置与利用方式，相对传统的燃煤分产系统而言，将有较大的节能潜力。同时，系统能源利用效率的提高、以及天然气清洁能源的应用，对于降低二氧化碳及其它空气污染物（SOx、NOx 和烟尘等）的排放，也将有着积极的作用。

另一方面，由于燃气热电冷联供系统利用燃气在用户侧发电，减少了用户对市电需求的压力，增强用户电力供应的安全性，削减了夏季电网的电力峰值，填补夏季燃气利用的谷值。同时，由于燃气热电冷联供系统利用余热制冷，减少了夏季电力空调的需求，对消减夏季电力峰值

可进一步起到积极作用。

因而，燃气热电冷联供系统科学合理的利用，对于提高能源利用效率、降低污染排放、改善电力峰谷差及燃气冬夏季峰谷差、提高供电安全性等方面，将具有非常积极的意义。燃气热电冷联供系统具有改善目前我国在环境、天然气及电力发展中存在问题的潜力。

二、燃气热电冷联供的工作原理

燃气热电冷联供系统工作的基本原理是：首先利用燃气高品位热能在动力设备做功发电，再利用动力设备发电所产生的废热进行供热、除湿或驱动吸收机制冷，从而实现能源的高效梯级利用。燃气热电冷联供系统采用的常用动力设备主要有：燃气轮机、燃气内燃机、微燃机等。

三、常见动力设备的比较分析

笔者从余热回收形态、燃气进气压力、余热温度等方面对三种常见动力设备进行比较。

（1）燃气轮机：发电效率低、余热量大；排气温度高，余热容易回收；输出功率受环境温度影响；适用于高压燃气。

（2）内燃机：发电效率高、余热利用复杂；发电功率范围广；可选生产厂家多；适用于中压燃气。

（3）微燃机：发电效率低；发电功率小；100千瓦以下可切网运行；适用于高压燃气。

在燃气热电冷联供系统的几种应用类型中，燃气内燃机热电冷联供系统以其成熟的工艺及技术、相对较高的发电效率、较好的部分负荷性能、较低的市场价格等有利因素而受到人们的关注。燃气内燃发电机机

组发电功率从数千瓦至数兆瓦不等，其构成的热电冷联供系统已成为建筑面积小至几千、大至数万甚至数十万平米规模的热电冷联供项目主要的考虑类型之一。

四、燃气热电冷联供的工程应用状况

在工程应用方面，国外发展较快，其中尤以日本为最。

日本从1981年开始支持天然气热电冷联供系统的发展，日本在热电冷联供系统的发展中，始终围绕着节能性和经济性这一主题，并制定了一系列的保护政策和法规，使得热电冷联供系统的发展突飞猛进。据不完全统计，截至2000年底，民用燃气热电冷联供项目总装机容量为478兆瓦，项目总数共1002个，平均每个项目装机容量为477千瓦；而截至2003年，日本民用燃气热电冷联供项目总装机容量达到1429兆瓦，项目数达到2915个，平均容量490千瓦。在这些项目中，应用的建筑类型主要集中于办公楼、饭店、商店及医院等，且基于燃气内燃机的热电冷联供系统项目占到总联产项目数的一半以上。

我国在燃气热电冷联供系统的工程应用方面，起步较晚，但近年来也得到了人们的关注与重视。我国最早应用热电冷联供系统的是上海黄浦区中心医院，机组于1997年安装，1998年正式投产。随后上海又进行了一些项目的试点，包括上海浦东国际机场、上海闵行中心医院等项目。2003年，北京市燃气集团燃气内燃机热电冷联供系统与次渠门站微燃机热电冷联供系统也完成安装，相继进入系统调试阶段；2005年，中关村软件园、中关村国际商城等热电冷联供项目进入设备招标阶段。在这些已建和待建的热电冷联供项目中，燃气内燃机热电冷联供系统是中

小规模联产项目的主要应用类型。

五、应用前景与展望

目前，天然气热电冷联供系统在我国应用与发展的主要障碍是天然气的价格。如果把天然气单纯用来发电，难以与燃煤电厂竞争；另一方面，天然气价格按等热值比较，要比煤炭高得多，也不具备替代煤炭的条件。为此，在2008年11月，上海市发改委等五部门联合制订《上海市分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法》，发展分布式供能系统和燃气空调，《扶持办法》主要明确了资金来源、支持范围、支持方式和标准、设备补贴资金申请程序、计划编制程序和部门职责等事项。按照《扶持办法》有关规定，2008年1月1日至2012年底，对在上海市范围内医院、宾馆、大型商场、商务楼宇、工厂等建筑物建成并投入使用，并纳入市推进计划的单机规模1万千瓦及以下的分布式供能系统项目和燃气空调项目的单位，给予设备资金补贴（燃气空调按100元/千瓦制冷量补贴）、电网并网支持、天然气价格和掘路收费优惠等方面的政策支持，并要求政府投资的重大基础设施建设项目，优先使用分布式供能系统和燃气空调。通过这些举措将能明显地降低初投资，提高投资方的积极性，将推广燃气热电冷联供系统的应用。