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。

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