燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)推廣應(yīng)用的可行性分析

　　劉玉玲

　　摘要：燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供系統(tǒng)是一種新式的能量供應(yīng)系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用�；�于冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，建立了系統(tǒng)的能量平衡方程和經(jīng)濟(jì)模型，通過(guò)工程案例，得到推廣燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供系統(tǒng)合理的電力與天然氣比價(jià)為4：1，相關(guān)部門可據(jù)此參考制定冷熱電聯(lián)供用戶的天然氣價(jià)格優(yōu)惠政策。

　　關(guān)鍵詞：冷熱電三聯(lián)供;經(jīng)濟(jì)性;節(jié)能性;電氣比價(jià)

　　1 前言

　　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)能源的需求在不斷增加，而能源的穩(wěn)定供應(yīng)是保證我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展的前提。據(jù)報(bào)道，今年3月份以來(lái)，我國(guó)浙江、湖南、重慶、貴州等地均出現(xiàn)不同程度的電荒現(xiàn)象，部分地區(qū)對(duì)工業(yè)用戶還實(shí)行了限產(chǎn)限電。

　　每逢夏季高溫，由于空調(diào)的長(zhǎng)時(shí)間使用，使得電網(wǎng)不堪重負(fù)。氣溫在31℃～37℃之間，每上升1℃，電力負(fù)荷就要提高10萬(wàn)千瓦至15萬(wàn)千瓦�？梢�(jiàn)，夏季應(yīng)用燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供系統(tǒng)即可以降低電網(wǎng)的高峰負(fù)荷，使電網(wǎng)負(fù)荷和使用趨于平衡，還能調(diào)整天然氣冬夏供應(yīng)之間的峰谷差。

　　迄今為止，已有不少學(xué)者從不同角度探討燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題，并得到一定的研究成果[1,2,3]。本文通過(guò)建立燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)的能量平衡方程和經(jīng)濟(jì)模型，采用工程案例，分析推廣燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)時(shí)的可行性氣價(jià)。

　　2 燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)介紹

　　2007年8月30日正式頒布實(shí)施的《天然氣利用政策》將冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)列為城市燃?xì)獍l(fā)展的優(yōu)先類。冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)電效率一般在28%~ 43%，但其綜合能源利用效率在75%~ 90%之間。

　　傳統(tǒng)的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)形式是采用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)+余熱鍋爐，見(jiàn)圖1，通過(guò)余熱鍋爐將內(nèi)燃機(jī)的余熱(煙氣和缸套水所含熱量)轉(zhuǎn)換成熱水或蒸汽，再通過(guò)換熱器和吸收式制冷機(jī)將能量轉(zhuǎn)換成冷、熱量加以利用。技術(shù)較成熟，系統(tǒng)較為可靠。但是這種連接方式的缺點(diǎn)是系統(tǒng)設(shè)備較多、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、轉(zhuǎn)化效率低、占地面積大等[4]。

　　

　　在傳統(tǒng)系統(tǒng)形式的基礎(chǔ)上，余熱型直燃機(jī)系統(tǒng)根據(jù)余熱溫度分別利用煙氣和缸套水熱量，提高制冷效率，使余熱也得到了梯級(jí)利用，見(jiàn)圖2。溫度約500℃的煙氣進(jìn)入高發(fā)端，缸套水進(jìn)入低發(fā)端，冬季提供采暖用熱水，夏季提供空調(diào)用冷水，實(shí)現(xiàn)熱、電、冷三聯(lián)供，使天然氣資源得到合理的梯級(jí)利用。本系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)形式較簡(jiǎn)單、系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率高、占地面積小[4]。

　　

　　圖2 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)與余熱直燃機(jī)結(jié)合

　　3 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)能量平衡方程和經(jīng)濟(jì)模型[5]

　　(1)能量平衡方程

　　冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)因春秋季熱負(fù)荷需求較少，設(shè)備停運(yùn)，故能量方程為供暖期和制冷期的熱電冷總量和能源消耗的平衡方程。

　　

　　(2)經(jīng)濟(jì)模型

　　經(jīng)濟(jì)模型主要包括年凈收益和項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期的模型。

　　

　　

　　由以上式子可知，影響冷熱電系統(tǒng)年凈收益的因素有發(fā)電效率、熱電綜合效率、電價(jià)、熱價(jià)、冷價(jià)、天然氣價(jià)格、單位千瓦燃機(jī)成本、設(shè)備年運(yùn)行時(shí)間。其中熱價(jià)和冷價(jià)由電價(jià)和熱電比等決定。

　　4 工程案例分析

　　以南方某城市為研究對(duì)象，采用上面建立的能量和經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型對(duì)冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。燃機(jī)的單機(jī)效率為300 kW，單位千瓦燃機(jī)造價(jià)4000元/kW。制冷機(jī)的制冷系數(shù)為1.27，供熱系數(shù)為92.5%，余熱制冷機(jī)單位千卡造價(jià)為1元。設(shè)備使用年限為20年。該系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)果見(jiàn)表1。

　　表1 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)投資回收期計(jì)算結(jié)果

　　

　　由表1可見(jiàn)，該城市的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期為8.2年，此時(shí)，等熱值的電、氣比價(jià)為2.5 ：1。若要將該系統(tǒng)的靜態(tài)投資回收期控制在5年，則等熱值的電、氣比價(jià)為3.6 ：1。國(guó)際上為推廣冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)，等熱值的電、氣比價(jià)一般定為4左右，見(jiàn)表2。

　　表2 等熱值折算的電氣比價(jià)

　　

　　北京市推廣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)時(shí)，等熱值的電、氣比價(jià)達(dá)到了4.732 ：1。上海市在等熱值電、氣比價(jià)為3.883 : 1時(shí)，應(yīng)用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性并不樂(lè)觀[6]。為推廣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，上海市于2004年9月發(fā)布了《關(guān)于鼓勵(lì)燃?xì)饪照{(diào)和分布式供能系統(tǒng)發(fā)展的政策意見(jiàn)》，其中規(guī)定了對(duì)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)按700元/kW設(shè)備投資給予一定的補(bǔ)貼。由此可見(jiàn)，在我國(guó)推廣應(yīng)用冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，等熱值的電、氣比價(jià)需提高到4 ：1。

　　5 結(jié)論

　　(1)推廣燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供系統(tǒng)符合《天然氣利用政策》。以天然氣為燃料的冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量的梯級(jí)利用，是一種節(jié)能環(huán)保方式，有利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

　　(2)為推廣燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供系統(tǒng)，政府部門應(yīng)給予相應(yīng)的政策支持，如電力并網(wǎng)、環(huán)境效益補(bǔ)貼等。在天然氣供應(yīng)、電力上網(wǎng)及財(cái)政政策等方面，政府部門應(yīng)給冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的推廣創(chuàng)造一個(gè)有利的發(fā)展環(huán)境。

　　(3)通過(guò)工程案例得到，推廣燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供系統(tǒng)，合理的等熱值電、氣比價(jià)需達(dá)到4：1。在一些已經(jīng)推廣應(yīng)用燃?xì)饫錈犭娙��?lián)供系統(tǒng)，但等熱值電、氣比價(jià)未達(dá)到4：1的地區(qū)，政府部門應(yīng)給予冷熱電三聯(lián)供用戶合理的天然氣價(jià)格補(bǔ)貼政策。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1] 華賁,龔婕. 分布式冷熱電聯(lián)供能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 天然氣工業(yè), 2007, 7:118-120

　　[2] 左政. 分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的集成建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2005.

　　[3] 劉巖, 葛斌, 王培紅. 聯(lián)合循環(huán)熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性分析分析[J]. 燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù), 2007, 20(2) : 6- 22

　　[4] 糜華, 岳永亮, 康相久. 熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用中的問(wèn)題探討[J]. 制冷技術(shù), 2005, 4: 14-20

　　[5] 曹望, 蘇磊. 天然氣熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)模型的建立與分析[J]. 節(jié)能技術(shù), 2007, 25(145): 446- 449

　　[6] 白瑋, 龍惟定. 三個(gè)城市應(yīng)用BCHP系統(tǒng)的可行性氣價(jià)分析[J]. 暖通空調(diào), 2006, 30(10): 35-38

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