分布式能源能量系统优化与分布式供能系统
分布式供能技术目前是一项重要的节能减排技术,典型系统就是分布式冷热电联供系统。
随着城市化进程的不断发展,能源、环境问题不断突出,工业和建筑用户冷热电需求不断增长,负荷变化范围比较大。但是常规的单一功能模式,比如说单一供冷、供热、供电分别独立生产与供应有一些问题,比如说电,集中大规模单一发电,难以实现梯级利用。冷:高品位电制低品位冷,热:高品位燃料制低品位热,能源效率就会比较低,如果是这样,必须要发展一个新型的节能减排新的功能模式。而分布式供能系统典型系统是小型、临近用户、冷热电联产的供能系统,燃料化学能首先进入燃气轮机发电,然后温烟气进入吸收式机组,低温烟气进入换热器,产生的热提供给工业与建筑用户。而且它有很高的环保优势,相对于大电网来说,供能的可靠性比较高,可以应对大电网突发事件,实现电力调峰,形成互补的作用,所以分布式功能和大规模集中功能的有机结合,被称为未来能源系统的发展方向。
因为分布式供能对燃料的化学,一直到高温、中温、低温不同品位的能源持续提级利用模式,这是相对于分产利用的,因为实现了能的综合梯级利用,节能率会有一个非常好的节能率。
除了刚才所说的和大电网的互补,它还有其它一些特点,比如它适合多种能源,包括天然气、煤层气、焦炉气等等。另外还可以与可再生能源互用,比如太阳、地热、生物质能等,所以它是一个非常灵活的应用方式,而且它适用于多种工业和民用领域。有一个预计,如果是未来5年,新增电力中20%采用分布式供能,初步估计年节能约3000万吨标煤,年减排二氧化碳约7000万吨。目前分布式供能系统在国家科技发展规划中也是处于很重要的地位,而且地方政府也都制定的一些未来的发展规划,包括我们国家能源局绿色县分布式供能计划。它的关键技术,按照技术发展,现在已经有三代了,第一代是一个简单的常规的动力技术和制冷技术的组合,节能率相对较低。发展到第二代,可能采用比较好一些的动力发展技术和改进型的制冷技术,所以节能率有一定提高。而在我们现在研究的第三代,可能是更体现了能源的综合梯级利用,包括在燃料转化方面化学能的利用,还有先进微小型燃气轮机,还有余热先进转换与利用技术,蓄能与系统全工况调控,以及和太阳能可再生能源的互补的情况下,新一代的分布式供能系统节能利用有一个显著的提高。这个还是能的提级利用原理,按照品位不同,用到不同的用处。
技术瓶颈,符合重大需求的节能减排技术,但是面临技术难题是,小型发动机发电效率低,依赖进口。中低温余热利用,动力余热500度,制冷利用200度,热冷利用温度落差大,梯级利用差。多能源互补与全工况调控,可再生能源难以高效利用,系统变工况效率低。
因为分布式供能系统有不同的冷热电负荷输出,而用户的要求变化比较多,所以它经常处于变工况性能,而在变工况运行情况下,大家看到燃气轮机变工况特性,随着负荷降低,效率迅速下降,所以在变工况的时候,能耗显然就是积极性各种情况非常不好。所以这项研究中考虑怎么改善它的的变工况的一些能耗的情况,研究变工况条件下动力循环与热泵循环的耦合机制。一个比较突出的想法是,采用一个主动蓄能模式。不同于常规的小型供能系统中,常规供能给用户以后,用户用不了的就去蓄能,用户不够用,又从蓄能系统中抽出来,所以这种蓄能称为被动蓄能模式,仅考虑了用户的负荷需求。而在主动蓄能模式中,蓄能是兼顾了供能侧和用户侧两侧,考虑了分布式供能系统自身的特点,使得供能系统尽可能处于一个接近于设计点的运行工况,这样系统效率会有一个明显的上升,但是这个主动调控的模式显然现在是一个研究的难点。
文章来自:http://www.ytebara.com.cn/index.php?catid=723/