分布式能源交流---5-技术方案及主要设备

天然气分布式能源技术方案＆主要技术设备简介----东南大学建筑设计研究院·热电工程设计研究所2013.06目录一、分布式能源的概念二、相关政策和规范三、天然气分布式能源典型流程四、天然气分布式能源主要技术设备五、天然气分布式能源案例介绍六、申报天然气分布式能源项目的基本条件一、分布式能源的概念国际分布式能源联盟（WADE）于2002年成立，提出如下定义：分布式能源系统（DistributedEnergySystem）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。。国家发改委在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。1)《关于发展天然气分布式能源的指导意见》，国家发展改革委，财政部、住房城乡建设部、国家能源局《发改能源[2011]2196号》2011年10月9日：《指导意见》明确了相关主要任务：“十二五”初期启动一批天然气分布式能源示范项目，“十二五”期间建设１０００个左右天然气分布式能源项目，并拟建设１０个左右各类典型特征的分布式能源示范区域。未来５－１０年内在分布式能源装备核心能力和产品研制应用方面取得实质性突破。初步形成具有自主知识产权的分布式能源装备产业体系。二、相关政策、规范《指导意见》还确定了中长期目标：２０１５年前完成天然气分布式能源主要装备研制。通过示范工程应用，当装机规模达到５００万千瓦，解决分布式能源系统集成，装备自主化率达到６０％；当装机规模达到１０００万千瓦，基本解决中小型、微型燃气轮机等核心装备自主制造，装备自主化率达到９０％。到２０２０年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模达到５０００万千瓦，初步实现分布式能源装备产业化。•《指导意见》指出：天然气分布式能源是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。2)《燃气冷热电三联供工程技术规范》（CJJ145-2010）：(中华人民共和国住房和城乡建设部）关键要求摘录：①能源站宜独立设置或室外布置，当确有困难时可贴近民用建筑布置；②当能源站受条件限制布置在民用建筑内时，应布置在建筑物的地下一层、首层或屋顶；③能源站布置在建筑物地下一层或首层时，单台发电机容量不应大于3MW；当能源站布置在建筑物屋顶时，单台发电机容量不应大于2MW;④采用内燃机时，氮氧化物排放浓度应小于或等于500mg/Nm3，采用燃气轮机时，氮氧化物排放浓度应小于或等于50mg/Nm3。3）《分布式能源接入电网技术规定》（Q/GDW480-2010）（国家电网公司）并入电网的能源站，总装机容量不应大于相应电力系统接入点上级变电站单台主变容量的25%。4）《分布式供能系统工程技术规程》（DG/TJ08-115-2008）（上海市工程建设规范）站房的位置选择宜与其他建筑物分离，独立设置。站房不应直接设置在人员密集场所的上层、下层、贴邻及主要疏散口的两侧。非独立站房与贴邻部分应采用防爆墙，或用现浇楼板隔开。非独立站房应靠建筑物外墙设置。分布式供能系统发电装置接入电压等级表总装机容量电压等级200kW以下400V200kW(含)~400kW400V或10kV400kW(含)~3MW10kV3MW(含)~10MW10kV或35kV10MW及以上35kV或110kV5）《燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定》（DL/T5174-2003）。6）环保标准:《火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）》：1、烟气烟尘排放标准：5mg/m3SO2排放标准：35mg/m3NOx排放标准：燃气轮机：≤50mg/m3内燃机：≤500mg/m3浓度单位ppm与mg/m3的换算按下式计算：mg/m3=M/22.4×ppm×273/(273+T)×(Ba/101325)上式中：M----为气体分子量ppm----测定的体积浓度值T----温度(°C)Ba---压力(Pa)以N02为例：M=46,当PPM=25时，浓度为51.3mg/m3当PPM=15时，浓度为30.8mg/m3噪声标准：环境噪声限值（GB3096-2008)•0类地区：疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等；•1类地区：以居住、文教机关为主的区域；•2类地区：居住、商业、工业混杂区；•3类地区：工业区；•4a类地区：交通干线两侧、内河航道•4b类地区：铁路干线两侧。工作场所类别噪声限制值(dB)：原动机房(操作人员每天连续接触噪声8.0h):90控制窒(室内背景噪声级):70三、天然气分布式能源典型流程1）分布式能源系统的分类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合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按系统规模分类楼宇型（BCHP）、区域型（DCHP）.2）以内燃机为原动力的天然气分布式能源系统内燃机+溴化锂3）以燃气轮机为原动力的天然气分布式能源系统燃气轮机+余热锅炉+蒸汽轮机+蒸汽溴化锂四、天然气分布式能源站的主要技术设备1)内燃机1、主要生产厂家：美国通用电气公司（GE):颜巴赫（JANBACHER)瓦克夏（WAUKESHA)康明斯德国奔驰公司（MTU)德国曼海姆公司（MWM)国产内燃机：济南柴油机厂胜利油田胜利动力机械集团有限公司……•内燃机性能.docx2)燃气轮机工业重型燃气轮机与航改型燃气轮机比较工业重型机航改型工业驱动机发展而来飞机发动机改进而来燃机单循环热效率较低燃机单循环热效率较高启停和变负荷速度一般快速启停和变负荷能力相对较长的安装时间撬装快速安装质量重质量轻对振动敏感度高对振动敏感度低具有双燃料技术具有双燃料技术热回收效率较高（热电比高）热回收效率较低（热电比低）带添加剂的矿物油合成油，多个分开的油系统较长的检修时间间隔检修时间间隔较短可长时间连续运行连续运行时间较短可满足现行环保排放水平可满足现行环保排放水平燃气轮机主要生产厂家：美国通用电气公司（GE）；德国西门子公司（SIEMENS）；美国索拉透平公司（SOLAR）；美国卡特彼勒公司（CATERPILLAR）；国产化：南京汽轮动力设备有限公司（GE---6B）……工业重型燃气轮机-6FA航改型燃气轮机(LM-6000)•大中型燃气轮机性能•小型燃气轮机性能.docx燃气轮机与内燃机比较1）单位造价比较燃气轮机与内燃机比较2）发电效率与热回收效率比较3）余热锅炉余热锅炉是分布式能源系统中的一个重要设备，它吸收燃机排放的烟气余热，借以产生蒸汽来推动汽轮机或者制冷机做功或者供热（冷），实现低品质能量的利用。余热锅炉分类：从锅炉整体布置考虑：卧式、立式；从烟气侧热源形式考虑：无补燃型、补燃型（部分补燃和完全补燃）；从产生的蒸汽压力等级考虑：单压级、双压或三压级；从汽水循环方式考虑：强制循环型、自然循环型。4）汽轮机汽轮机分类：•凝汽式汽轮机：•背压式汽轮机•抽凝式汽轮机5）冷热水机组1、空调冷源的种类:电动压缩式冷水机组（往复式、螺杆式、离心式）溴化锂吸收式冷（热）水机组（直燃型、蒸汽型、烟气热水型…)2、空调冷源的特点:电动压缩式冷水机组:体积小、重量轻、以电能作为动力溴化锂吸收式冷（热）水机组：制冷剂环保性好，耗电少，可以利用余热。是分布式能源供冷（热）的主要设备。•3、主要性能指标：COP(CoefficientofPerformance)。COP为制冷（热）量（W）与输入功率（W）的比率,用来评价制冷（热）循环的能耗指标或压缩机的单位功率制冷量。•电动压缩式冷水机组：COP约为3-5.•溴化锂吸收式冷水机组：COP约为1.2-1.4.分类：直燃型溴化锂机组（制冷、制热）蒸汽型溴化锂机组（制冷）吸收式冷热水机组分类：烟气热水型溴化锂机组（制冷、制热）吸收式冷热水机组地（水）源热泵是利用了地球土（水）体所储藏的太阳资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地（水）源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.3～5.0kW.h的热量或5.4～6.2kW.h的冷量。与空气源热泵相比，其运行效率要高出20～60%，运行费用仅为普通中央空调的40～60%。6）地（水）源热泵•太阳能热水系统是一种利用太阳能光热的节能系统，在晴好天气以太阳能加热能源站生活热水，提升热水温度，以达到节约能源的效果。7）太阳能热水系统五、分布式能源站工程实例楼宇式能源站楼宇式流程图.tif区域式能源站能源站系统图(夏季）-Model.pdf楼宇式分布式能源站平面布置图•区域式分布式能源站平面布置图•区域式总图.dwg内燃机分布式能源站室内布置溴化锂机组室内布置燃气轮机室外布置六、区域式分布式能源与热电联产的区别热电联产与区域式分布式能源区别.docx1、热电联产强调“合”，是将分散小锅炉供热合并为大热源点集中供热；区域式分布式能源站强调“分”，就近供能，减少输送损失；2、分布式能源不是简单的由“合”到“分”，而是供能系统的升级换代，有更高的能源效率和更好的环保效果。申报天然气分布式能源项目的条件1、有稳定的冷、热、电负荷；稳定的冷、热负荷可以保证项目的综合能源利用效率在70%以上，稳定的电负荷可以保证能源站所发电量基本上做到自发自用。2、有较大的用能密度；能源站应建于用能集中的区域，如商业中心、交通枢纽、医院、机场和工业集中区。可以就近供能，减少输送损失。3、有较长的年运行时间；较长的年运行时间可以提高能源站的经济效益。4、有可靠的天然气供应；5、有严格的环保要求；6、申报区域式天然气分布式能源项目的支持性文件：l）具有管理权限的地方政府原则同意建厂的文件。2）具有管理权限的土地主管部门原则同意厂址(包括厂区、水源地、交通运输设施、灰场)用地的文件。3）具有管理权限的城市规划部门原则同意建厂的文件。4）具有管理权限的主管部门原则同意使用岸线的文件。5）具有管理权限的水行政主管部门原则同意取水的文件。6）燃料产销集团同意供应燃料的原则协议。7）具有管理权限的环保部门原则同意建厂的文件d8）具有管理权限的其他主管部门原则同意的文件，包括机场、军事设施、压覆矿藏、文物保护、水产保护、铁路接轨及承运、航运码头、航道、脱硫剂供应、灰渣综合利用以及供热等。9）利用城市再生水时，还应取得与污水处理部门的供水协议及地(市、盟)级污水处理主管部门的文件。