康明斯电力系统技术信息

BulletinNo.:CPG-G-031205C康明斯电力系统技术信息热电联产-适合于您的节能环保应用热电联产——作为一种节能环保的应用方式——就是以一种燃料，生产两种型式以上的能量，通常是电和热。对于传统的能源应用，用户通常从公共电网购买电力，通过在锅炉中燃烧燃气或燃油来获得热水或蒸汽，热电联产可以取代这种传统方式。当然，从公共电网购买电力非常便利，但是效率非常低，初级燃料中三分之二以上的能量都被浪费在发电和电力传输过程中了。对于您——电力的最终用户——当然必须要负担这些浪费掉的费用。用户端的热电联产系统的发电效率（约40%）不仅比集中式电站的发电效率（30%左右）更高。并且用户端热电联产能够回收几乎所有的热；对于集中式电站，这些热通常都被浪费了。根据应用的不同，用户端热电联产能够节约多至35%的总能源支出费用。如果您是一个能耗大户，这样的能源费用节省将使您在几年之内回收整套热电联产装置的投资。适合适合适合适合于于于于您的技术您的技术您的技术您的技术热电联产不是一种新的技术，其原理很早就已经被认识到了，并且应用到了非常广泛的领域－－从托马斯．爱迪生在1882年首次将此技术应用于发电厂，到现代的化工厂，市政供电、区域供热等。过去，人们对此类项目的复杂性、特殊性和经济效益都有不恰当的观念。今天，基于先进的柴油和稀薄燃烧往复式燃气发动机技术，以及热交换器和数字式系统控制技术，使得热电联产在实际应用和经济性上更加具有竞争性。这样，就使得热电联产能够应用更多的场合——不论负载是大是小——都成为您加大生产、降低成本的最有效手段。目前，在美国只有9%的电力由热电联产系统生产，美国能源部（DOE）已经制订了一个目标——到2010热电联产系统的装机要翻一番。欧洲委员会也制订了相似的目标。在瑞士，热电联产所发出的电力占全国总电量的77%；在丹麦，热电联产的电力占全国总电量的40%。通常，热电联产系统包括一个由原动机驱动的交流发电机组，用于生产电力；同时还包括一个余热回收系统，用于回收排烟和冷却水回路中的热量。原动机可以是柴油发动机，也可以是稀薄燃烧的往复式燃气发动机、燃气透平机、微透平机或燃料电池。当然，往复式内燃机和透平机所生产的热和电的比例不同，对于典型的热电联产系统的总效率能够达到近90%。上图上图上图上图：目前的集中式电站的公共电网系统，初级燃料中的大部分能量在发电和电力传输过程中都浪费掉了。下图下图下图下图：热电联产系统，总效率大约为传统电力系统的两倍。BulletinNo.:CPG-G-031205C热电热电热电热电联产系统联产系统联产系统联产系统—也许正是您所需要也许正是您所需要也许正是您所需要也许正是您所需要的的的的衡量您的情况是否适合热电联产应用的第一步是要对您的能源利用现状作一个简单分析。这些分析能够回答您的一些简单问题。如果您对所有问题的回答都是“是的”，那么也许热电联产系统正是您所需要的。1您是否已经想尽办法削减电力和热力的开销？显然，如果您能够利用这种办法使能源利用得到改进，那么您的运行费用将会降低，也可能减小热电联产系统的装机容量和投资。2您的平均电力负荷是否大于100kW？当然，更小的电力负荷也可以构建热电联产系统——比如康明斯电力系统也生产30kW的微透平机组，但是系统容量越大就可以节约更多的能源，同时缩短投资回收期。确定您的热电联产系统大多数情况下都运行在满载状况下，并确定部分电负荷及热负荷的时间表。您还需要同电力公司商谈电力并网的问题；并且将安装一台锅炉，用于提供峰值热负荷的需要。3您的平均热负荷是否等于或大于1百万Btu/小时（1055兆焦/小时）？热的型式可以是低压蒸气、热水或吸收式直燃机负载——或者是三种型式都有。对于热负荷远大于电负荷的应用，可以采用多台微透平机组或单台大型透平机组来实现。但是，另一方面，机组生产的多余电力可以卖到电网，获得额外的利润；机组生产的热力通常只作为本地或本区域应用，多余的热量只能作为废热散失掉了，降低了系统的总效率。4您每年是否超过4,000小时同时需要电力和热力？当然，对于每年同时需要热力和电力的时间大约在2,000小时也是可行的，只是经济效益会降低一些。工艺热负荷会比较稳定，然而取暖或制冷的负荷会根据季节不同而变化。总的来说，对于冬季需要供暖夏季需要制冷的地区，热电联产是您很好的选择。5同本地的燃气价格相比，电价是否相对较高？两者价格相差越大，能节约的潜在成本也越大——热电联产系统的投资回报期也就越短。同时，如果您计划构建的本地热电联产系统所生产的电力比实际需求更多，您可以将多余的电力销售到公共电网，获得额外的利润。6您的建筑空间是否适合安装热电联产系统？您需要足够的空间用于安装发电机组、热交换器、开关柜和控制系统。小型的系统可安装于户外的ISO标准集装箱内，但是，较大型的系统则需要安装在单独的房间内。这也需要您的建筑内装有天然气管道。同时还应该考虑其他环境因素，比如空气质量标准、噪音规程等。7电力的可靠性是否是您考虑的主要经济因素？当今的许多生产、工作领域都要求电力的可靠性接近99.9999%——这就是所谓的SixSigma目标。在众多领域，公共电网不足以提供如此高的可靠性保障。相反，当设置了足够的系统冗余、备用发电机组和不间断电源（UPS）时，用户端热电联产系统的可靠性将显著地高于本地的公共衡量您的情况是否适合热衡量您的情况是否适合热衡量您的情况是否适合热衡量您的情况是否适合热电联产应用的第一步是要电联产应用的第一步是要电联产应用的第一步是要电联产应用的第一步是要对您的能源利用现状作一对您的能源利用现状作一对您的能源利用现状作一对您的能源利用现状作一个简单分析个简单分析个简单分析个简单分析BulletinNo.:CPG-G-031205C电网。因为用户端的热电联产系统将更少的遭受暴风雨等的攻击，由于变压器和输配电线路所造成的故障也大大减少。加上适当的保养维护，系统通常在数十年内都能够正常稳定运行。如果您对以上问题的回答都是肯定的，那么您将是热电联产非常好的候选用户。下一步就需要根据您的具体情况进行分析，做出一个简单的成本核算，并且计算整个系统的投资回报年限。这个成本核算通常由象康明斯电力系统这样的系统供货商或熟悉热电联产系统的工程顾问公司协助完成。不论如何，都需要关注以下的参数：1）每千瓦时的平均电力成本；2）每百万Btu的燃气（或柴油）成本；3）每年预计的运行小时数，以及；4）热电联产系统每千瓦安装成本（电力和热力）。基于上述变量和相应公式，将计算出系统每年所节约的成本，和投资回收期限。几种热电联产系统几种热电联产系统几种热电联产系统几种热电联产系统的比较的比较的比较的比较不论您热电联产系统所选择的原动机是柴油发动机、往复式燃气发动机、燃气透平机还是燃料电池，每种技术都有相应的特点，可能其中的一种最适合您的应用。总的来说，基于往复式发动机的热电联产系统将以同等热值的燃料提供最多的电力输出，并且系统总效率最高。热电联产系统的可靠性和可用性在94%到96%之间。以下是几种热电联产系统特点的比较。
柴油发电机组热电联产系统应用柴油发动机作为原动机将为您带来最低的安装成本、非常高的可靠性、较小的维护费用以及杰出的负载响应特性。但是，除非安装有尾气净化处理和微尘处理装置，当地的空气质量标准法规通常限制其每年运行超过300小时。柴油热电联产系统通常覆盖300kW到10MW的电力输出范围，1.5Mbtu到45.2Mbtu的热力输出范围。这些系统还需要在现场储存柴油。
稀薄燃烧燃气发电机组热电联产系统当今先进的燃气发动机稀薄燃烧技术，使得往复式发电机组具有杰出的性能和非常低的排放。康明斯电力系统所提供的稀薄燃烧发电机组的氮氧化物（NOx）排放小于0.85克/马力小时。不需额外配置尾气处理装置，这些发电机组就符合全球几乎所有地区的排放法规要求。如果配置尾气处理装置，这些系统将符合世界上最严格的环保法规要求——比如美国加州南部海岸。这些系统也具有其他一些特点，交货、安装比较迅速，安装成本也只有基于燃气透平热电联产系统的一半。燃气发电机组热电联产系统通常覆盖300kW到10MW的电力输出范围，1.5Mbtu到45.2Mbtu的热力输出范围。
燃气透平发电机组热电联产系统基于微透平或大型燃气透平机组系统的主要特点是以同等热值的燃料能够提供更多的热力输出。同基于往复式发动机的热电联产系统相比，尽管其每千瓦的成本要高很多、总体效率也低一些，但基于透平机的系统可用性要高一点、维护少一些。燃气透平机适用于非常大型的、特定工业过成本核算最好由象康明斯成本核算最好由象康明斯成本核算最好由象康明斯成本核算最好由象康明斯电力系统这样的系统供货电力系统这样的系统供货电力系统这样的系统供货电力系统这样的系统供货商的代表协助完成商的代表协助完成商的代表协助完成商的代表协助完成BulletinNo.:CPG-G-031205C程需要高级别热量或高压蒸气的热电联产系统。微透平机组由于其紧凑的结构、低噪音和清洁的运行也受到了用户的欢迎。燃气透平系统适用的电力输出范围从30kW到几百兆瓦。其排放和稀薄燃烧热电联产系统相近。
燃料电池热电联产系统燃料电池将燃料（通常是天然气）直接转化成电能和热能，并不通过传统的燃烧过程进行。其主要的副产品是水。虽然燃料电池非常清洁和可靠，但是它们价格非常的昂贵。目前，主要应用于小型或示范性项目。环境因素环境因素环境因素环境因素基于天然气的热电联产系统的大量应用将减少电力用户对国家公共电网的依赖。因为，目前的大部分电力都是由烧煤的火电厂生产的，对公共电网需求的减少也就意味着二氧化碳、氮氧化物、微粒粉尘和其他有害物质的更少排放。这样，热电联产成了一种通过防止污染来治理污染的技术。另外，因为热电联产使商业和工业用户运行于较高的能源效率，所以成本降低了，同时保护自然资源。热电联产的应用热电联产的应用热电联产的应用热电联产的应用先进的技术优势使热电联产适用于非常广泛的应用领域。一些典型的应用如下：•医院•温室•酒店•工业/化工厂•生产设施•商业设施•政府设施•学校•食品加工厂•健身俱乐部•游泳池•安养中心•区域供热•垃圾填埋场及污水处理场•煤矿及油田结论结论结论结论热电联产系统通过以同等热值的燃料同时生产电力和热力等两种以上形式的能量，以达到35%以上的能源节约。能够节约大量的能源支出就成了热电联产的最大优点。欲了解更多信息，请致询康明斯电力系统当地代表。康明斯康明斯康明斯康明斯电力电力电力电力东亚区东亚区东亚区东亚区中国北京经济技术开发区中国北京经济技术开发区中国北京经济技术开发区中国北京经济技术开发区荣昌荣昌荣昌荣昌东街东街东街东街2号号号号邮编邮编邮编邮编：：：：100176电话电话电话电话:[phone]传真传真传真传真:[phone]www.cumminspower.com参考信息参考信息参考信息参考信息能源工程师协会能源工程师协会能源工程师协会能源工程师协会，，，，www.aeecenter.org建筑冷热电建筑冷热电建筑冷热电建筑冷热电（（（（BCHP））））联产联产联产联产，，，，www.bchp.org电力研究院电力研究院电力研究院电力研究院（（（（EPRI），），），），www.epri.com中西部热电联供协会中西部热电联供协会中西部热电联供协会中西部热电联供协会，，，，www.cogeneration.org美国热电联产协会美国热电联产协会美国热电联产协会美国热电联产协会，，，，www.uschpa.org美国能源部美国能源部美国能源部美国能源部（（（（DOE），），），），www.eren.doe.gov/der/chp