天然气冷热电三联供基础知识

燃气冷热电三联供技术及应用北京市煤气热力工程设计院有限公司汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程一、北京市天然气用气量发展概述1、1997年-2007年北京市天然气用气量0510152025303540455019971998199920002001200220032004200520062007亿立方米0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%120.0%140.0%160.0%180.0%200.0%用气量增长率1997年—2007年十年期间，北京市的天然气用量年均增长约4亿立方米，年均增长率达到37％以上。一、北京市天然气用气量发展概述2、北京市规划天然气用气量规划至2020年，北京市年用气量将达到180亿立方米。至2025年，北京市年天然气用气量将达到200亿立方米。充足的气源为发展三联供系统提供了良好的气源保障。一、北京市天然气用气量发展概述3、北京市2008年用气量2008年北京市天然气用气量示意图2008年北京市全年天然气用量达到54亿立方米。冬、夏季高峰日用气量之比接近10：1，用气结构不尽合理。万立方米月份一、北京市天然气用气量发展概述巨大的冬夏季供气峰谷差造成管线资源的极大浪费，也对天然气管网安全运行构成极大威胁。2008年冬季用气高峰日用气量曲线2008年夏季用气高峰日用气量曲线调整天然气用气结构已成为保障天然气管网安全稳定供气的关键。2008年冬、夏季高峰日天然气用气量示意图汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程二、分布式能源与冷热电三联供1、冷热电三联供技术楼宇式天然气冷热电三联供技术是一项先进的供能技术，它首先利用天然气燃烧做功产生高品位电能，再将发电设备排放的低品位热能充分用于供热和制冷，实现了能量梯级利用，因而是一种高效的城市能源利用系统，是城市中公共建筑冷热电供应的一种新途径。30%发电52%余热利用18%废热排放100%天然气能源效率：燃气冷热电＞燃气锅炉燃气锅炉效率：90%为低品位能源（热能）燃气冷热电联供系统效率：30%～40%高品位能源（电能)+50%低品位能源（热能）能量的做功能力：电能=4～5倍热能3、三联供系统基本原理--能源的梯级利用二、分布式能源与冷热电三联供高温段1000℃以上电能驱动热泵驱动吸收式制冷机排放除湿供热生活热水中温段100℃～500℃低温段100℃以下排放2、分布式能源与冷热电三联供技术二、分布式能源与冷热电三联供燃气冷热电三联供系统属于分布式能源。分布式能源是相对于传统的集中式供电方式而言的，是指将发电系统以小规模、小容量(数千瓦至15MW)、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出电、热和冷能的系统。国内三联供发展历程1997年，上海建成2-3个示范项目；1999年，北京市开始着手进行燃气冷热电三联供系统的调研和工程试点工作；2002年，北京市科学技术委员会课题立项《楼宇型天然气冷热电联供系统应用研究与示范》；2004年，上海市发改委等五委、局颁布《关于本市鼓励发展燃气空调和分布式供能系统的意见》；2005年，上海市建设和交通委员会颁布《分布式供能系统工程技术规程》（试行版）；2006年，建设部行业标准启动《燃气冷热电联供工程技术规程》；2007年，国家发改委出台《天然气利用政策》鼓励燃气冷热电联供应用；2008年，上海市建设和交通委员会修订《分布式供能系统工程技术规程》及相关鼓励政策2009年，国家能源局《新能源规划》鼓励燃气冷热电联供应用冷热电三联供技术研究北京市科学技术委员会2002年课题：《楼宇型天然气冷热电联供系统应用研究与示范》调研国内外燃气冷热电三联供系统的发展现状及配套政策；针对北京市能源结构特点分析研究燃气冷热电三联供系统在北京推广应用的可行性；分析不同形式燃气冷热电三联供系统的特点、应用范围及冷、热、电负荷的优化配置；通过示范工程总结冷热电三联供系统运行管理经验；提出推广应用楼宇型冷热电三联供系统的政策建议。课题主要研究内容与思路《燃气冷热电联供工程技术规程》建设部行业标准《燃气冷热电联供工程技术规程》2006年完成标准初稿；2007年标准编制组全体会议讨论修改；2008年向全国相关单位及专家征求意见；2009年完成送审稿；2009年下半年审查会；报批；标准编制进度计划《燃气冷热电联供工程技术规程》适用条件：发电机总容量小于或等于15MW；适用阶段：工程设计、施工、验收和运行管理；供电系统运行方式：推荐与市电并网运行；设计原则：电能自发自用、热（冷）电平衡；标准要点能效指标节能指标：年平均能源综合利用率应大于70%联供系统配置指标：余热利用率应大于60%%100　燃料低位发热值燃料总消耗量年发电量年供冷量年供热量年平均余热利用率=年平均能源综合利用效率=100%年预热供热量年预热供冷量排烟温度降至120℃可利用热量+冷却水温度降至85℃可利用热量独立站房或露天布置：燃气管道最高入室压力＜2.5MPa；建筑物地下一层、首层或屋顶布置：燃气管道最高入室压力＜1.6MPa；发电机布置在建筑物地下一层或首层：单台容量≤3MW；发电机布置在建筑物屋顶：单台容量≤2MW；防爆泄压口：主机间、燃气增压机间、计量间；事故通风口：主机间、燃气增压机间、计量间；《燃气冷热电联供工程技术规程》站址条件应设置自动同期装置；电压偏差小于±5%；频率偏差小于±0.2Hz；并网线路应在用户侧适当位置设置明显断开点；必须采取“逆功率保护措施”，保证联供系统只受电，不向公共电网输送电能。《燃气冷热电联供工程技术规程》发电机并网措施汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程燃烧室压气机涡轮发电机空气余热回收装置余热烟气排气电力负荷热水负荷采暖负荷制冷负荷天然气补燃天然气燃气轮机三、三联供常用设备及系统形式冷热电三联供系统典型示意图发电机余热回收装置排气电力负荷补燃天然气缸套水内燃机冷热电三联供系统典型示意图三、三联供常用设备及系统形式燃气内燃机空气天然气余热烟气热水负荷采暖负荷制冷负荷三联供系统常用设备北京恩耐特分布能源技术有限公司发电设备燃气轮机燃气内燃机燃气微燃机三、三联供常用设备及系统形式余热利用设备余热锅炉三、三联供常用设备及系统形式余热直燃机三联供系统常用设备三、三联供常用设备及系统形式小型燃气轮机内燃机微燃机容量范围（kW）500～250002～1000028～300发电效率（%）20～3825～4512～32余热回收形态400～650℃烟气400～600℃烟气；80～110℃缸套水；40～65℃润滑油冷却水250～650℃烟气所需燃气压力（MPa）1.0～2.2≤0.20.4～0.8NOx排放水平（ppm）（含氧量15%）65～300（无控制时）8～25（低氮燃烧）250～500（无控制时）8～25各类发电装置特点三、三联供常用设备及系统形式系统运行模式一年之中在有冷热负荷的冬夏季运行有常年热负荷（如生活热水负荷）的用户全年运行一日之中在电力价格较高的时段运行当发电机与市电并网运行时，发电机组连续、满负荷运行，经济性好当发电机独立运行时，发电机满足尖峰负荷需求，负荷率低、效率低三联供系统电力并网技术成熟，通过成套设备自动实现三、三联供常用设备及系统形式机房设置靠近供电区域的主配电室泄爆、防火、通风、建筑间距等同燃气锅炉房燃气轮机机壳内自带CO2灭火装置备用发电机停电时启动，设置不间断交流电源满足辅机设备用电汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程四、三联供系统优势及适用项目特点清洁环保，减少排放CO2、SO2能源梯级利用，综合能源利用率高与大型电网互相支撑，供能安全性高对燃气和电力有双重削峰填谷作用节约城市用地，节省建设投资投资回报率高1、三联供系统优势电价相对较高的公共用户有冷、热负荷需求或有常年热水负荷需求的公共建筑对电源供应要求较高的用户电力接入困难的用户需要备用发电机的用户四、三联供系统优势及适用项目特点2、三联供系统适用项目特点在目前政策、价格条件下，宾馆、综合商业及办公、机场、交通枢纽、娱乐中心、产业园区等用户适于采用三联供系统。能源利用率80%增加占地-10%～30%增量投资回收年限5～10年发电成本0.4～0.5元/kWh并网与独立运行均可四、三联供系统优势及适用项目特点3、三联供系统的经验性指标四、三联供系统优势及适用项目特点天然气生产能源产品价值对比天然气生产能源产品价值（元/m3）3.205.80热量32MJ/m3供热29MJ/m3供热16MJ/m3供电2.7kwh/m3供冷20MJ/m3供电2.7kwh/m3商业高峰电1.18元/度商业平均电0.82元/度冷40元/m2、热30元/m2四、三联供系统优势及适用项目特点年单位平均耗气量（Nm3/m2）发电机组耗气量总耗气量汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程五、三联供工程介绍序号项目名称发电机组形式发电机组装机项目阶段1燃气集团指挥调度中心内燃机725kW+480kW2004年9月运行2次渠城市接收站微燃机80kW2003年9月运行3中关村软件园燃气轮机1200kW在建4中关村国际商城燃气轮机2×4300kW在建5文津国际大厦内燃机2×1160kW2009年6月运行6北京会议中心9#楼内燃机2×525kW2008年5月运行7京丰宾馆内燃机900kW2008年12月运行8蟹岛绿色生态园内燃机2×600kW+2×1200kW在建9清华大学超低能示范楼内燃机1×70kW2005年9月运行10北京南站燃气轮机2×1600kW建成未运行北京市已实施三联供工程列表建筑面积32000m2燃气内燃机发电机组2台烟气热水型冷温水机组2台1、北京市三联供系统工程介绍燃气集团调度指挥中心五、三联供工程介绍微燃机+余热直燃机微燃机：80kW余热直燃机：15万kcal/h燃气集团次渠门站五、三联供工程介绍中关村软件园建筑面积7.3万平方米。三联供系统主要设备燃气轮机余热直燃机标准直燃机1200kW3489kW3489kW中关村软件园五、三联供工程介绍中关村国际商城建筑面积35万平方米，以商业建筑为主。三联供系统主要设备燃气轮机余热直燃机标准直燃机2×4345kW2×9300kW9300kW中关村国际商城五、三联供工程介绍建筑面积12万平方米，五星级酒店、公寓。三联供系统主要设备内燃机余热直燃机电制冷机燃气锅炉2*1160kW2*1745kW2*700RT1.4MW+4.2MW清华科技园A-02（文津国际大厦）五、三联供工程介绍建筑面积7.6万平方米集酒店、会议、餐饮为一体的四星级酒店2008年奥运会时将作为奥运媒体酒店接待媒体记者作为北京会议中心配套设施，还需满足北京市各种大型会议期间与会代表入住的要求三联供系统主要设备内燃机余热直燃机标准直燃机燃气锅炉2*525kW3489kW3489kW1.86MW京会花园酒店（北京会议中心9#楼）五、三联供工程介绍燃气内燃机4台，总发电能力3000kW余热烟气热水型冷温水机组水源热泵蓄热及蓄冰装置19.6万平方米建筑供电8.6万平方米建筑空调、生活热水五、三联供工程介绍蟹岛三联供能源中心供能规模主要设