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1、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,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
2、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
3、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
4、（热能）能量的做功能力：电能=45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100500,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
5、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
6、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
7、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%,年平均余热利用率=,年平均能源综合利用效率=,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
8、：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
9、,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,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,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
10、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,经济性原则：以热定电+燃机满发,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
11、、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 510年发电成本
12、 0.40.5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）,3.20,5.80,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、
13、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,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：80 kW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。,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。,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
14、、公寓。,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,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,主要设备,三联供+热泵+太阳能+冰蓄冷,五、三联供工程介绍,大型发电机,热泵机组,太阳能,蟹岛三
15、联供系统原理图,小型发电机,供电,备用锅炉,生活热水,供电,供电,供电,余热,余热机组,余热,电源,采暖,蓄热水槽,湖水,备用冷却,制冷冷却,制冷冷却,供热热源,供热,制冷,供冷,蓄冰槽,五、三联供工程介绍,蟹岛三联供系统能源利用,发电,发电余热,水源热泵,湖水,主要供能源中心热泵、水泵用电,吸收制冷、供热与太阳能热水系统联合供应生活热水,夏季日间供冷、夜间蓄冰冬季日间供热、夜间蓄热,发电机备用冷却夏季制冷循环冷却冬季热泵循环低温热源,五、国外已实施三联供工程介绍,在热电冷三联供应用方面领先于欧美,日本仅2000年一年，燃气冷热电三联产项目装机容量就达到478MW,五、国外已实施三联供工程介绍
16、,日本东京地区CCHP系统,包括东京瓦斯大楼、东芝大楼、靠海大楼4台燃气轮机，装机容量4400KW区域性热电冷三联供系统产生0.78Mpa蒸汽和7冷水,燃气轮机1500kW；余热蒸汽锅炉4.6t/h；蒸汽轮机90kW驱动燃气压缩机；太阳能发电80kW可作燃气轮机的启动电源；吸收式制冷机利用蒸汽轮机排热；压缩式制冷机补充制冷；,典型实例,东京世贸中心大厦,五、国外已实施三联供工程介绍,20的新建商用建筑使用CCHP 5的现有商用建筑使用CCHP 25的美国能源部热电联产(CHP)项目用户使用CCHP,2010年,2020年,50的新建商用建筑使用CCHP15的现有商用建筑使用CCHP,五、国外已
17、实施三联供工程介绍,美国能源部的CCHP发展计划,五、国外已实施三联供工程介绍,在欧盟，分布式能源系统的目标是 到2010年使可再生能源能够提供22%的电能分布式能源在英国英国在过去20年中，已超过1000个分布式能源系统被安装，英国女王的白金汉宫、首相的唐宁街10号官邸，都采用的是燃气轮机分布式能源站。目前，新的应用还在继续发展，如将分布式能源系统用于园艺，可以做到热电冷稳负荷联产，将分布式能源系统排出的CO2、SO2、NOx用于植物的肥料，最大限度地减轻能源使用为环境带来的危害。,英国伦敦EXCEL中心CCHP系统：1 台1.35MW燃气内燃机3 台6MW锅炉2 台2.5MW吸收式制冷机1
18、 台3.9MW蒸汽压缩制冷机,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,六、三联供工程实施常规流程,方案阶段,可行性研究阶段,施工图设计及施工阶段,调试运行阶段,了解项目建筑性质；分析冷、热、电负荷情况按照项目特点及负荷需求情况进行三联供系统配置根据能源价格情况进行简单的经济测算,1、方案阶段,通过方案比选确定三联供主要设备及系统配置形式、运行方案投资估算及财务分析（收益率、投资回收期）上报发改委,2、可行性研究阶段,施工图设计并取得规划、环保、消防等部门批复取得供电部门并网许可、供电方案设计施工验收,3、施工图设计及施工阶段,协调各主要设备厂家分别对设备及系统进行调试、试运行主要设备制造商进行运行人员培训发电机组大修、中修由发电设备供货商完成,4、调试运行阶段,六、三联供工程实施常规流程,汇报完毕,谢谢,
