www.cigee-expo.com推动分布式能源发展 促进储能产业化应用燃气冷热电联供分布式能源系统在我国推广应用的再 思考
袁柏燕、陈霖新
（中国电子工程设计院）
摘 要 燃气冷热电联供分布式能源系统，在国外已经取得长足发展，国内也已起步，并取得了一些经验。本文简要介绍了当前国内外DES/CCHP系统应用中的十种类型不同系统设备配置方式，还简介了国内外实际运行的工程案例，并对燃气冷热电联供分布式能源系统在国内推广应用和示范方面提出了相关建议。 关键词 燃气 冷热电联供 分布式能源系统 推广应用
燃气冷热电联供分布式能源系统（Distributed Energy System/ Combined Cooling Heating and Power，简称DES/CCHP），是以燃气（天然气）为燃料通过燃机（燃气轮机或内燃机）获得高品位能量—电力，排出的高温废气（烟气）经余热回收装置（余热锅炉或余热吸收式冷热水机）获得蒸汽、热水或冷水，向终端用户供热、供冷。它是从一次能源（天然气）转换到终端用户应用的全过程的科学用能系统，能够实现“分配得当、各得所需、温度对口、梯级利用”的科学用能思想，提高一次能源利用率；针对各类终端用户的冷热电负荷的变化、使用情况，进行认真统计、分析，采用优化集成各种燃气发电技术、各种类型制冷和蓄冷技术、热泵应用、蓄热技术以及可再生能源应用技术等，达到能效高、低碳减排、经济效益好的DES/CCHP能源供应方案。据资料预测，由于一次能源利用率可达到80%甚至90%，为2020年实现新能源发展规划的要求，我国DES/CCHP的装机容量可达5000万kw，就能降低一年碳排放达数亿吨，为节能减排做贡献。 1应用中的DES/CCHP的各种形式
燃气冷热电联供分布式能源站一般是分散地建设在终端用户或其邻近处，以适应各种类型的终端用户对冷、热、电的供应需求、变化负荷；可以做到燃气发电装置余热的充分利用、发电能力得到充分发挥，并因运行管理的灵活性与智能电网或微电网的紧密配合，对城市电网的调峰做贡献；由于设置在终端用户或其邻近处，可以减少冷、热、电输送过程的损耗，只要在DES/CCHP能源站的规划设计中认真做到系统和设备的优化配置，既可获得明显的节能减排，又能得到较好的经济效益。鉴于我国改革开放以来各地区各种类型的城市经济发展的实际情况，结合DES/CCHP的特点和充分发挥其优越性，在推广应用中的DES/CCHP按供冷、供热范围和建设规模，DES/CCHP的形式有区域的建筑群用区域型
（DCCHP）和楼宇型（BCCHP），区域型冷热电联供能源站主要是建设在有供冷、供热需求的工业企业、高科技产业、商业等公共建筑群等较大范围的群体建
筑中或邻近处，一般采用规模较大的轻型或重型燃气轮机发电机组和余热利用设施以及一定供冷能力的制冷设备，并应与 193
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The 2nd China International Forum on Distributed Energy Sources & Energy Storage Technologywww.cigee-expo.com正在推广应用的智能电网、微电网结合，对所在区域的工业企业、公共建筑、科研机构、学校、医院等供冷、供热和供应部分电力，冷、热供应由能源站统一管理调度控制；电力供应由微电网或智能电网统一管理调度控制，协商确定电价。楼宇型冷热电联供能源站是在有供冷、供热需求的一幢建筑物内或具有若干幢建筑物的一个单位或“院落”中建设，设置容量较小的燃气轮机或内燃机或微燃机和余热利用设施等，直接对所在建筑物或建筑群供冷、供热和供应部分电力，通常采取与城市电力网并网不售电的连接方式。由于DES/CCHP的规模不同、终端用户的冷热电负荷变化和使用要求不同以及所在地的条件不同，经过技术经济分析可以采取各种不同方式或设备配置方式，主要的有：
（1）燃气轮机发电装置+余热锅炉+抽凝式汽轮机发电装置+烟气/热水换热器+蒸汽吸收式制冷机+减温减压装置等，其系统示意见图1.这种基本流程主要适用于较大规模的区域型冷热电联供能源站，一般采用轻型或重型燃气轮机发电装置，发电能力可在50MW~500MW范围，建设在有较大供热、供冷负荷的各种类型的“园区”或集中的商务区（CBD），为了适应冷、热负荷的变化情况配置了抽凝式汽轮机组和减温减压装置。由于规模较大通常能源站应外供1MPa左右的蒸汽或150℃以上的高温热水，在“园区”内需冷、热负荷的终端用户或邻近处设供冷站或供热站，以较好地满足终端用户的冷、热需求，但这些供冷站、供热站应由DES/CCHP能源站统一进行管理、调度，以期实现优良的一次能源利用效率。我国南方、北方地区的气象条件不同，供冷、供热时间、负荷及变化也不相同，在南方建设的DES/CCHP能源站因供热负荷较小，为此在能源站内尚需设置热水型吸收式制冷机，采用150℃左右的热水进行制冷。对能源站外供应1MPa 蒸汽、
120℃~150℃热水、5℃左右冷水和电力。 图1. DES/CCHP（一）
①燃气轮机发电装置，②余热锅炉，③汽轮机发电装置，④蒸汽吸收式制冷，⑤电制冷，
⑥烟气/热水换热器，⑦水/水换热器，⑧水处理系统，⑨减温减压装置，⑩凝冷器
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www.cigee-expo.com推动分布式能源发展 促进储能产业化应用式制冷机+热水型吸收式制冷机+蒸汽/热水换热器+电制冷机等，其系统示意见图2.这种基本流程主要适用于中小型DES/CCHP能源站，发电能力可在10MW~100MW范围，建设在较小规模的“园区”或在“园区”内设多个分散能源站或一些公共建筑集中的建筑群；为了适应终端用户的冷热负荷变化，设置了多种制冷方式和换热装置。DES/CCHP
能源站对外供应热水、冷水和电力。
式制冷， 图2. DES/CCHP（二）①燃气轮机发电装置，②余热锅炉，③背压式汽轮发电装置，④蒸汽吸收式制冷，⑤热水吸收
⑥电制冷机，⑦烟气/热水换热装置，⑧水/水换热器，⑨水处理系统，⑩汽/水换热器，○11减温减压装置
（3）燃气轮机发电装置+高压余热锅炉+背压式汽轮发电装置+低压余热锅炉+蒸汽型吸收式制冷机+电制冷机+蓄冷装置+蓄热装置+换热装置等，其流程示意图见图3.
燃气轮机的高温烟气首先在高压余热锅炉制取过热蒸汽，该蒸汽经汽轮发电机（背压式）生产电力和排出背压蒸汽，其背压蒸汽与低压余热锅炉制取的低压蒸汽都经蒸汽集气罐后，送至蓄热装置或换热装置。由换热装置制取热水供应用户。利用蓄热装置调节用户热负荷变化时的供热量。夏季余热制冷量不能满足用户需冷量时，应设电制冷机增加制冷量，满足用户所需冷量。若冬季供热量需求较大时，可根据具体条件配置热泵系统供热，满足用户对热量的需求。这种流程适用于25MW以下的中小型DES/CCHP能源站。 195
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The 2nd
China International Forum on Distributed Energy Sources & Energy Storage Technologywww.cigee-expo.com 图3. DES/CCHP（三）
（4）燃气轮机发电装置+补燃型吸收式冷暖机+电制冷机（热泵型）+烟气/热水换热器+蓄热装置，其流程示意图见图4.一定压力的燃气与经压气机压缩的空气在燃烧室燃烧后驱动透平机发电和排出400℃~650℃的高温烟气，补燃型吸收式冷暖机夏季只利用高温烟气制冷，若制冷量不能满足用户需冷量时，以电制冷机补充不足冷量；吸收式冷暖机冬季利用高温烟气制热，若制热量不能满足用户所需热量时，采用补燃增加冷暖机供热量；还可根据项目的实际条件采用热泵系统增加供热量。由于吸收式冷暖机排出的烟气温度为150℃~180℃，为利用烟气显热和冷凝热配置烟气/热水换热器，夏季供应生活热水等，冬季增加供热量。流程还设置了蓄热器用于各类高峰期的热量调节。 图4. DES/CCHP（四）
（5）燃气轮机发电装置+余热锅炉+蒸汽型吸收式制冷机+电制冷机（热泵）+换热装置+燃气锅炉，其流程示意图见图5.燃气轮发电装置排出的高温烟气经余热锅炉生产一定压力的饱和蒸汽，夏季将蒸汽送入蒸汽型吸收制冷机制冷供用户所需冷量，不足冷量由电制冷机补充；冬季将蒸汽送至汽水换热装置得到规定温度的热水供应用户供热，不足热量可由热泵系统和燃气锅炉补充供热。上述三种不