区域建筑能源规划-专题4

1专题4：区域建筑能源供应系统2015/11/22一、分布式能源•定义：一种在地域上分散的、建在用户端的、相对独立的能源供求体系，是分布在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能源设施；系统利用太阳能、风能、天然气、生物质能等清洁能源、当地可再生能源或工业余热余压等通过能源梯级利用的方式，满足用户冷、热、电、蒸汽、生活热水等各种负荷的需求。•要点：在需求和资源现场根据用户对各种能源的不同需求，实现温度对口、梯级供能，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最优化。它以资源、环境和经济效益最优化确定机组配置和容量规模，追求终端能源利用效率最大化，满足用户多种能源需求，以及对资源配置进行供需优化整合。2015/11/23天然气冷热电分布式能源系统(CCHP)2015/11/24一、分布式能源-特点•能源梯级利用，优化配置：分布式能源系统先利用燃料燃烧后的高品位热能发电，低品位热能用来供热和制冷，这种能源利用方式实现了能源的梯级利用。•解决电力市场问题，打破垄断：分布式发电可以适应电力市场发展的需要、由多家集资办电，发挥电力建设市场、电力供应市场的竞争机制。•能源多样性利用，多点供应：分布式发电可利用多种能源，如清洁能源(天然气)、新能源(氢)和可再生能源(风能和太阳能等)，并同时为用户提供冷、热、电等多点多种能源应用方式，因此是解决能源危机、提高能源利用效率和能源安全问题的一种很好的途径。•供能可靠性高：在电网调峰中发挥着积极的作用。一是由于其供电、供热、供冷的特性，对缓解电网调节起到积极作用。二是天然气年负荷的稳定性，对于调节天然气的年负荷也具有积极的作用。•环保效益明显：目前的分布式能源二氧化硫和固体废弃物排放几乎为零，二氧化碳减少60%以上，氮氧化物减少80%，占地面积与耗水量减少60%以上。2015/11/25一、分布式能源-适用场合•包括：人口稠密地区(建筑、校园、宾馆、医院、办公楼、超市、银行、娱乐场所、信息中心、机场、车站等)；乡镇及边远地区(泵站、垃圾处理、污水处理、林业、养殖业、生态园区等)；区域性集中供暖制冷；工业领域(电力、石油化工、钢铁、冶炼、建材、制糖、食品、医药、纺织、造纸等)；直到单独居民住宅微小型系统等等。•应用驱动力和潜在市场：一体化绿色建筑，老建筑节能改造，老发电厂与热力厂改造，信息、银行、电信数据中心，工业余热余压利用，可再生能源与燃气三联供综合利用，区域综合能源规划、分布式能源与微网系统建设等。•适用的功率与热电比参数范围随着应用领域而不断扩展，发电功率从民用住宅的几个千瓦到工业应用上万千瓦，应用领域几乎覆盖了一、二、三产业的各个方面。2015/11/261、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。22015/11/27主力发电厂升压变压器配电站降压站配电站配电站商业工业商业住宅微燃机微燃机微燃机燃料电池光电微燃机储能系统储能系统燃料电池燃机大型电网和分布式能源——相互支撑、互惠互利2015/11/28技术进步的结果、中小型发电设备的成熟、环保和节能技术进步的结果、中小型发电设备的成熟、环保和节能能源设施：从大到小、从远到近能源设施：从大到小、从远到近大型电厂发电效率大型电厂发电效率40~50%40~50%50%50%的能源以废热形式排放的能源以废热形式排放————冷热冷热传输受距离限制无法充分利用传输受距离限制无法充分利用小型分布式能源分散在用户附近，小型分布式能源分散在用户附近，在获得在获得40%40%的发电效率后，可将的发电效率后，可将50%50%的废热就近用于供冷供热，能源效的废热就近用于供冷供热，能源效率提高率提高50%50%2015/11/29世界发电设施装机规模的发展趋势世界发电设施装机规模的发展趋势190020001000MW回归于回归于分布式分布式起源于起源于分布式分布式从小到大从近到远从大到小从远到近历史的辩证法、二十一世纪能源的发展方向2015/11/210二、分布式能源与冷热电三联供2、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2015/11/2113、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2015/11/212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32015/11/213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2015/11/214《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2015/11/215《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2015/11/216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2015/11/217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2015/11/218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联供常用设备及系统形式冷热电三联供系统典型示意图42015/11/219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2015/11/220三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联供常用设备及系统形式2015/11/221余热利用设备余热锅炉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2015/11/222三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2015/11/223三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2015/11/224三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52015/11/225三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2015/11/226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。2015/11/227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2015/11/228三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/m22015/11/229三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2015/11/230三联供工程介绍-北京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