摘要:本文介绍冷热电联供系统的优点,研究其在城市中用户选择、应用场景分析等方面规划布局,最后针对典型案例提出城市电网发展三联供的建设方案建议。
0 引言
天然气冷热电三联供(CCHP) 是指以天然气为主要燃料,带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备运行,产生的电力满足用户的电力需求,排出的废热通过余热锅炉或澳化锉制冷机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。与常规燃煤发电系统相比,三联供能源具有能效高(不小于75%,远大于煤电的35%)、清洁环保(无SO2及粉尘等排放,CO2只有煤电的60%)、安全性好、耗水低、用地少等优点。在现有的城市电网中推广发展分布式能源系统,不仅可有效降低尖峰电力负荷、改善负荷特性、减少电网建设压力,而且可实现能源综合利用,降低城市能耗,对城市电网发展具有积极意义。
1 潜在用户分析和选点原则
1.1潜在用户分析
城市电网发展天然气冷热电三联供分布式能源应重点考虑在以下行业中应用。
(1)具有稳定工业热负荷的工业园区,可发展工业型的区域分布式能源站。
(2)具有稳定的制冷、采暖、生活热水或民用蒸汽负荷的用户,如宾馆、酒店、医院等,可发展商业型的楼宇式分布式能源站。
(3)大型交通枢纽具有稳定的冷热负荷,可发展商业型的区域分布式能源站。
(4)高端的商业区域,包括商业、宾馆、医疗等公共设施及写字楼、住宅等综合性用户,各种用户的负荷具有互补性,可能具有相对稳定的冷、热和电负荷需求;而且,高端商业区域对制冷、采暖的要求较高,对电价的承受力也较高。在合适的商业区域内,可考虑发展商业型的区域分布式能源站。
1.2选点原则
天然气冷热电三联供能源站选点应综合供热(冷)、供电、天然气管网及其它建设条件等综合考虑。
(1)结合小火电退役计划,能源站的选点可考虑利用退役的小火电厂址,将原小火电机组进行技改。
(2)根据热(冷)负荷的分布情况,能源站的选点应尽量靠近热(冷)负荷中心,满足热(冷)负荷近期及远期发展的需求,再按照国家有关节约能源政策,确定区域性集中供热(冷)。能源站的布置应符合城市总体规划及供热的有关规定,一般在3~5 km范围内只能建一个区域型能源站,楼宇型分布式能源站则不受此限。
(3)根据电力系统电源消纳空间和电网结构,能源站的选点应尽量靠近负荷中心,电力就近消纳。
(4)对于采用燃机的能源站,应兼顾保安电源和黑启动电源的作用,能源站选点应尽量靠近保安负荷。
(5)能源站规划应结合天然气管网规划,选点应尽量在天然气规划管网附近,以节省投资。
1.3应用模式和场景
天然气冷热电三联供能源按供应范围可分为区域型(DCHP)和楼宇型(BCHP)。区域型系统主要是针对工业、商业或科技园区等较大区域建设的冷热电能源供应中心,由于其设备一般采用容量较大的机组,因此往往需要建设独立的能源供应中心,并考虑冷热电供应的外网设备。楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物,如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑建设的冷热电供应系统,一般仅需容量较小的机组,机房往往布置在建筑物内部,不需考虑外网建设。区域型和楼宇型分布式能源并没有明确的分界,其特点对比见表1。
由表2可知,区域型和楼宇型分布式能源站在装机规模、供能对象上差异较大,因此在选择天然气分布式能源的技术方案时要充分考虑实际情况。从用户特点可看出,楼宇型用户的负荷规模一般小于区域型,且供能范围往往为某一幢建筑物,而区域型的供能范围则是多个建筑集中起来的一片区域;另外,区域型的天然气消耗也更大,需占用较大的空间布置机组。