天然气冷热电三联供分布式能源的发展

天然气冷热电三联供分布式能源的发展一当前能源形势存在严重能源危机我国一次能源可开采期限约为：煤炭90年石油22年天然气52年能源利用效率低下我国每公斤标准煤能源产生的国内生产总值仅为世界平均值的1/5大电网供电存在的问题燃煤发电效率低下火电厂能源利用效率30－55％远输线损7％存在安全隐患据有关专家论证，为保证城市供电安全北京外埠供电量应小于40％（目前大于40％）上海要求小于20％纽约大电网故障导致城市瘫痪纽约大停电以后造成城市瘫痪供热供冷存在的问题：以煤炭为主北方城市在采暖季空气污染指数严重超标燃气锅炉引起用气量巨大的季节性峰谷差北京市已建储气库建设投资30亿，还将增加燃气管网利用率仅30%左右大量使用电空调空调电负荷占夏季负荷40%，实际用电量只有6%为电空调供电的电力设施投资巨大，利用率低拓展能源供应方式提倡各种高效能源利用技术，开发可再生能源，发展分布式能源系统燃气冷热电三联供系统是对大电网有益的补充,是一种环保节能的能源供应方式以三联供为核心的分布式能源系统将成为城市能源供应的重要组成部分。燃气冷热电联产热泵技术蓄能技术风电技术其它技术燃料电池太阳能电能冷能热能高效节能环保安全二燃气冷热电三联供简介分布式能源简介“分布式能源”是指分布在用户端的能源综合利用系统。它将能源系统以小规模(数千瓦至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、电三种形式的能源。内燃机蓄能装置燃料电池风能微燃机光电分布能源技术冷热电联产燃气冷热电三联供技术简介燃气冷热电三联供，也叫CCHP(CombinedCooling,Heating&Power)，它主要是利用燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，对作功后的余热进一步回收，用来制冷、供热和生活热水。三联供系统基本原理-----能源的梯级利用电能驱动热泵驱动吸收式制冷机除湿生活热水供热等级排放燃料高温段1000OC以上中温段300~500OC低温段200OC以下环境废热13高温热能中温热能低温热能燃烧温度燃机轮机透平燃烧室高温火焰燃气电能制冷余热锅炉蒸汽轮机透平高温蒸汽排烟分布式能源的能量梯级利用环境温度发电机吸收制冷机组发电机电能采暖工业蒸汽余热回收换热器卫生热水水蓄能空气分配得当，各得所需，温度对口，梯级利用。1400℃450℃180℃30℃500℃1200℃90℃高温烟气中温蒸汽中温热水供电系统HGFE1700℃(?)1500℃(G)1430℃(H)1350℃(F)1150℃(E)发电设备余热利用设备北京恩耐特分布能源技术有限公司北京恩耐特分布能源技术有限公司燃气轮机燃气内燃机微燃机余热锅炉余热驱动热泵天然气(100%)电力(30~50%)锅炉（或进直燃机）制冷用冷水采暖用热水生活热水排出高温烟气(30~60%)损失（10~20%）综合能源效率:70%~90%通过能源的梯级利用，提高能源利用效率发展三联供系统的意义缓解电力短缺、平衡电力峰谷差.每增加1KW三联供系统相当于为电网减少1.78KW的夏季电负荷,可为电网减少数百亿投资;减少电力装机容量，提高地区供电安全性;降低排放保护大气环境燃机SO2排放浓度1.43mg/m3(国家标准20）NOx排放浓度51.53mg/m3(国家标准200）扩大燃气使用量，平衡燃气峰谷差,提高燃气管网使用率项目冬季天然气耗量夏季天然气耗量总耗量峰谷差燃气锅炉＋电制冷142.20142.2冷热电联产204.3130.5334.81.57:1以软件园CCHP项目为例万m3目前峰谷差超过8:1,管网利用率约为35%,广泛采用三联供系统可将管网利用率提高到75%三国内外发展状况日本147.474.071.259.320.620.219.715.014.613.05.60.80.815.90.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.0区域冷暖医院商店办公楼宾馆研究所综合公共娱乐设施学校疗养院福利院住宅饮食店其他民用设施图12000年日本民用燃气热电项目装机容量(千kw)4017979132102441583368712544333020406080100120140160180区域冷暖医院商店办公楼宾馆研究所综合公共娱乐设施学校疗养院福利院住宅饮食店其他民用设施图32000年日本民用燃气热电项目数量（件）日本仅2000年一年，燃气冷热电三联产项目装机容量就达到478MW日本东京地区CCHP系统21日本1985-2006年CHP/CCHP累计装机容量（单位：兆瓦MWe）资料来源：国际分布式能源联盟222005年：——100个示范工程；——10％的联邦建筑物采用CCHP2010年：——25％的新建商业/学院采用CCHP——4％的已建商业/学院采用CCHP——20％的联邦建筑物采用CCHP2020年：——50％的新建商业/学院采用CCHP——10％的已建商业/学院采用CCHP美国能源部制订的CCHP发展目标242000:美国商业、公共建筑CCHP为980座，总装机490万千瓦，工业CHP1016座，总装机4550万千瓦，合计超过5000万千瓦2003年，CCHP总装机5600万千瓦，占全美电力装机7%，发电量占9％2010年装机达9200万千瓦，占全国发电量14％2010～2020再新增9500万千瓦，占全国发电装机容量29％在天然气分布式能源的基础上发展微电网，将微电网连接发展成为智能电网在智能电网的平台上解决各种可再生能源的自由接入问题，增加清洁电力供应，消纳可再生能源不稳定对电网的影响在智能电网的平台上发展智能电动汽车，实现电网的及插及拔和自由互动为物联网创造连接平台，为云计算提供空间，实现信息技术的再发展调动全社会的资金投入新能源技术，创造新的经济增长浪潮和就业机会美国基于天然气和分布式能源的新能源战略分布式能源发展趋势以分布式多联供技术为核心，结合可再生能源构建区域“小型化区域能源网络”，形成多能互补的智能电网（微电网）与智能冷热气网相融合；区域型能源系统的优势在于可以引进高效热电机组，实现燃气、电、热、冷的最优匹配，提高能源利用率；实现建筑物之间、企业之间的连接和能源共享，有效融入太阳能发电、太阳热利用、生物质发电、地热利用等，从而有效减低二氧化碳排放风电光电技术光热技术蓄能技术多能互补—智能电网热泵技术燃料电池燃气分布式全球第一个直接利用发电尾气制冷的项目2001美国马里兰大学CCHP项目制冷、制热时效率：82.6%电力60kWC60燃气轮机310℃烟气97kWBDE6N310烟气单效冷温水机制冷74kW制热90kW天然气230kW110℃烟气除湿33kW85m3/h干燥空气2004美国奥斯汀CCHP系统系统能源效率：74%天然气15441kW电力4430kW制冷9302kWCentaur50燃气轮机组BE800N514烟气冷温水机514℃烟气6967kW（制热时6868kW）美国霍尼韦尔能源效率：80.2%天然气17160kW电力5376kW制冷3489kWTaurus60燃气轮机组BE300N514烟气双效冷温水机514℃烟气总量35.4%2860kW514℃烟气总量64.6%5522kW供热4970kW德比波林格机房德比波林格全景西班牙巴塞罗那论坛机房西班牙巴塞罗那论坛会址马来西亚双塔楼CCHP系统上海、广州序号项目地点设备情况备注1上海浦东机场1台4000kWSolar燃气轮机1台9.7t/h余热蒸汽锅炉已投入运行2上海闵行医院1台400kW坚泰燃气内燃机1台350kg/h余热蒸汽锅炉已投入运行3广东东莞鞋厂11台1020kW柴油内燃机11台0.5t/h蒸汽锅炉已投入运行4广州铝业集团1台725kW重油内燃机1台bz200型余热直燃机已投入运行5上海理工大学1台60kWCapstone燃气微燃机1台15万大卡余热直燃机正在施工国内三联供发展处于起步阶段燃气轮机：1台4000KW余热锅炉：9.7t/h上海浦东国际机场产生0.9Mpa蒸汽综合利用率：77%序号项目名称总投资（万元）工作内容进展情况1燃气集团控制中心大楼3,000工程管理设备调试2燃气集团次渠门站300工程管理交付使用3中关村软件园CCHP项目4,000工程管理建设阶段4中关村生命医疗园CCHP项目14,592项目开发意向书签订阶段5大钟寺现代商城CCHP项目6,131项目开发项目可研阶段6国贸三期CCHP项目5,192项目开发意向书签订阶段7汽车城CCHP项目10,522项目开发意向书签订阶段北京首批三联供项目北京发展情况燃气集团调度指挥中心建筑面积3.2万平米北京建成项目：设备选型发电设备：卡特彼勒公司燃气内燃机发电机组：G3508（480Kw）*1G3512（725Kw）*1空调设备：远大公司余热型空调机组：BZHR100Ⅷ（100*104）Kcal/h*1BZHR200Ⅷ（200*104）Kcal/h*1北京燃气集团CCHP项目建筑面积0.3万平米次渠燃气城市接收站综合楼北京建成项目：北京燃气集团茨渠门站微燃机+余热直燃机微燃机：80KW余热直燃机：20万Kcal1.中关村软件园区：软件园是首都“二四八”重大创新工程的重点基地项目和北京市软件园群体的核心和龙头。北京在建项目发电机组：1210kw燃气轮机X1空调机组：300万大卡余热直燃机X1300万大卡标准直燃机X1北京在建项目奥运能源展示中心项目为体现绿色奥运、科技奥运，我公司联合能源领域多位院士提议在奥林匹克公园内建设奥运能源展示中心。能源中心以燃气轮机冷热电三联供技术为核心，利用热泵、蓄能等高效能源利用技术，并集成太阳能光热、光电、地热、风能等分布式能源形式。奥运能源展示中心项目奥运能源展示中心运动员公寓燃料电池体育馆中温水低温水内燃机内燃机吸收式制冷机蓄电系统蓄电系统高温水燃气轮机微燃机光电电池燃料电池外燃机氢能地源热泵天然气控制中心会展中心游泳馆商场奥运能源展示中心效果图三联供系统电厂电空调锅炉燃料输入100电23.2冷60.7热水27燃料燃料燃料69.745.629.9145节能率31％奥运能源中心三联供方案制冷工况下节能率三联供系统电厂锅炉燃料输入100电20.7热83.8燃料燃料62.393.1节能率35.6％奥运能源中心三联供方案供热工况下节能率155.4四国内外相关鼓励政策各国制定优惠政策鼓励三联供系统发展一些国家允许电力并网、多余电力上网销售美国能源部成立专门机构，并要求政府机构首先推广应用三联供系统法国对热电联产工程投资给予15%的政策补贴欧盟制定了强制购买热电联产和可再生能源电量的政策芬兰给予节能项目补助、征收能源税，实行建筑节能标准等丹麦鼓励燃气热电联产的优惠政策必须将1MW以上的燃煤燃油锅炉改造成天然气热电联供，热网工程可以从政府得到30％的补贴政府给予天然气热电厂30％的无息贷款，在投产年内给予0.07丹麦克郎／KWH的补贴在工商业中引入环保税，税收所得作为投资拨款返还给工商业。实施资金补贴计划将小型CHP项目的投资回报期缩短到3年左右，如果第三方投资或通过合同能源管理，则回收期为5年，此类支持的最大补贴额为项目总造价的25％英国燃气供应商及热电联产协会向1－20MW规模的为社区及工业企业供热的热电厂项目可行性研究经费提供75％的补贴英国鼓励燃气热电联产的优惠政策美国鼓励燃气热电联产的优惠政策2010年前再增加4600万kW小型热电联产，达到全美总发电能力的29%给予热电项目减免10%的投资税美国能源部成立专门机构，并要求政府机构首先推广应用三联供系统使热电项目获得经营许可证的程序简单化欧盟鼓励燃气热电联产的优惠政策欧盟要求成员国在节能和可用能需求的基础上支持热电联产各国应在电网系统和税率上支持热电，尽可能为高效率小型热电联产机组并网提供方便减少监督和非监督方面对热电发展的障碍法国对热电联产工程投资给予15%的政策补贴日本的相关政策日本热电上网电价高于一般火力发电的电价日本政府对于热电联产发电设备补助其设备费