分布式能源系统

第八章分布式能源系统传统建筑能源•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电网——可靠吗？•超大型电力系统面临严峻挑战–2003年8月14日，美、加大停电，每天损失300亿美元–2003年8月28日，英国伦敦大面积停电–2003年6月11日，台湾高雄全市停电–2003年2月3日，阿尔及利亚全国停电数小时停电时的纽约解决途径：分布式能源系统•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系统概念：指各种集成或单独使用、靠近小型用户、容量在几kW到50MW的模块化发电装置，其与能源管理和储存系统(如超导储能)相结合，用于改善输电系统的运行。可以位于终端用户附近，建设在工业园区、楼宇、社区里。分布式能源系统可为在不适宜建设集中电站的地区和输电网末端的用户及输配电系统提供能源，能够有效降低热、电、冷等远离能量输送损失和相应的输配电系统投资，为用户提供高品质、高可靠性和清洁的能源服务。分布式能源系统1978年由美国公共事业管理政策法提出并推广。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分布式能源系统的主要形式•从动力装置来看：微型燃气轮机、燃气轮机、内燃机、常规的柴油发电机、燃料电池。•从用户需求不同来看：电力单供、热电联产方式(CHP)、热电冷三联产(CCHP)等方式。美国能源部CCHP纲领•美国能源部（DOE）1999年提出：“CCHP创意”、“CCHP2020年纲领”•2005年：——确保行业法规、税收优惠——建立200个示范工程•2010年：——20％的新建商用建筑采用CCHP——5％的已建商业/学院采用CCHP•2020年：——50％的新建商业/学院采用CCHP——15％的已建商业/学院采用CCHP日本发展计划•1994年日本政府制定了“新能源计划”，到2000年日本太阳能发电达到400兆瓦，计划2010年达到4600兆瓦。日本将太阳能的研究开发重点放在低成本大规模生产技术方面，以促进太阳能发电的实用化进程。•目前研究重点主要集中在大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS电池的制造技术，Ⅲ－V族化合物半导体高效光电池，非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池，多晶硅低成本精炼技术等方面。•风力发电主要开发单机容量为500千瓦的三翼刚性构造的风力机组以及集合型风力机组群有关技术。华盛顿水门饭店马里兰大学2001东京新宿区冷热电系统大阪京都国内的冷热电项目单位:kW工程燃气轮机余热锅炉吸收制冷压缩制冷锅炉黄埔中心医院1135230034802800浦东国际机场40007700212006440091000环球国际金融中心10002800120001530026600冷热电系统现状–发电——动力循环–制冷——中温排热＋吸收机（蒸汽/烟气）–供热——简单利用（余热锅炉供热）–生活热水——取自余热锅炉–一般都需要补燃电燃料溴化锂吸收式机组热热交换装置冷余热锅炉燃气轮机2008年奥运主场馆分布式能源系统研究目标定位与方案总体思路实现传统能源与可再生能源的联合使用，形成有机的整体根据负荷变化和各能源品种的特点，灵活、高效、合理地调配多能源输入与多能源输出多功能的分布式能源系统方案设计目标方案定位：追求国际领先水平•实现多种能源互补，充分利用可再生能源（包括太阳能、水源、地源、风源）；•系统高度集成：能量梯级利用，特别是中低温余热的利用；–冬季热泵方式供热–夏季吸收机回收排热，提供生活热水，同时提高机组效率–低温余热除湿（夏季）、采暖（冬季）•能源系统与建筑功能的有机结合。“奥运能源展示中心”（EnergyPark）•目的：采用国际上最新的分布式能源技术，综合利用天然气、太阳能和地热等能源，先进、高效、智能、清洁、可靠的能源系统。•任务：国家体育场、游泳中心、信息大厦全部空调、采暖和生活热水，部分电力。示范场馆分布示意图500m示范场馆介绍•国家体育场–25万平方米（含地下）–奥运会期间100，000人，会后80，000人•国家游泳中心–8万平方米（含地下）–奥运会期间17，000人，会后6，000人•奥运信息大厦–8.8万平方米–主要功能：电话局、通信主机房、管理、办公等特点1：能源的梯级利用电驱动热泵驱动制冷除湿生活热水采暖品位排放燃料高温中温低温环境特点2：中温热源利用•冬季：热泵方式供热–传统方案：中温余热锅炉（1.0）–设计方案：吸收式热泵供热（1.3~2.0）•夏季：吸收机冷凝器排热回收（50~70%）–传统方案：环境排放，冷却水消耗–设计方案：产生活热水、泳池加温、机组效率提高特点3：低温热源的利用•传统方案：排弃（约10%）•设计方案：–夏季：游泳馆除湿•空调负荷下降约40％•提高制冷机的制冷效率–冬季：采暖、生活热水特点4：天然气与可再生能源、资源互补的能源系统1.冷热电联产系统2.太阳能光热利用3.地源热泵技术4.中水的利用中温热源吸收机氨压缩热泵中水风源太阳能地源采暖热水电能中水资源的利用高品质中水1.2万吨/天7.5万吨/天中水8万吨/天北小河污水处理站清河污水处理站中水6万吨/天结论•提出了奥运能源系统研究方案的总体思路及追求国际领先的水平定位；•研究方案在节能率、环保、可靠性等方面充分体现“科技奥运”、“绿色奥运”的精神，并对我国城市能源建设和分布式能源系统本身的发展，具有展示性和标志性作用。分布式能源系统特点（1）能源综合梯级利用，节能率10～40％（2）环保性能好，NOx排放低（可小于10ppm）（3）弥补大电网的安全稳定性（4）特殊场合需求：医院、银行、军用电源、渡假村等（5）移“电峰”同时填“气谷”（6）网络化；智能化控制和信息化管理（7）投资低、效益大、经济性良好问题一：太阳能与地源热泵联合供暖1.太阳能难以单独用于供暖;2.地源热泵可以用于单独供暖，但需要埋管面积(埋管面积是建筑面积的1/4~1/5);3.太阳能作为地源热泵的调峰用于供暖;作业一：建筑物供暖面积200m2，热负荷80w/m2，太阳能用于供暖，试计算太阳能集热板面积以及太阳能集热板造价？垂直式埋管系统水泵环境温度传感器室内温度控制器地板采暖和制冷风机盘管机组换热器储水罐太阳能集热系统过滤器温度探头补水补水控制器热泵机组问题二：太阳能与风冷热泵联合供暖1.太阳能难以单独用于供暖2.风冷热泵在严寒的三北地区难以单独用于供暖3.太阳能与风冷热泵联合可以完成供暖问题三：热泵技术生产生活热水1.热泵技术可以用于冬季供暖、夏季空调2.热泵技术还可以用于生产生活热水45-50℃板换M10-BFML板换M10-BFML补水系统热水循环箱100立方米50-55℃45-50℃45-50℃40-45℃40-45℃自来水系统热水循环箱100立方米补水系统15℃LWP-4200板换M10-BFML15℃45-50℃50-55℃20℃热泵机组热泵机组LWP-1800LWP-4200热泵机组40立方米补水箱用户15℃用户30°冷却水25°冷却水THANKS！