冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)介紹及在四川地區(qū)使用經濟性分析

1、冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)介紹及在四川地區(qū)使用經濟性分析（賀?。┮?、冷熱電原理天然氣冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)是一種對天然氣進行梯級利用的系統(tǒng), 可以有效地提高一次能源利用率。為了有效利用天然氣,不僅要提高耗能設備效率,而且要使天然氣產生的能量由高溫到低溫實行多階段多次利用,也就是按能量品位的高低,安排好功、熱和物料熱力學能的各種能量之間的合理配合,實現(xiàn)不同形式、不同品位能量的梯級利用,以獲得整個系統(tǒng)能量綜合利用的最佳效果。天然氣能量梯級利用途徑見表1 所示。天然氣能量梯級利用途徑表溫度區(qū)域適用設備適用場所天然氣的化學能1500 發(fā)動機電力1100 燃氣輪機電力700 ,燃氣輪機電力動力300 蒸氣熱利用

2、(工廠)100 高溫水熱利用(建筑物)80 低溫水熱利用(供熱水)50 冷溫水采暖天然氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)是由一種一次能源連續(xù)產生兩種以上二次能源的系統(tǒng),天然氣燃燒把化學能轉化為熱能,高品位的熱能用來發(fā)電(燃料電池冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)直接把天然氣的化學能轉化為電能) ,低品位的熱能用于供熱或者為吸收式、吸附式制冷系統(tǒng)提供驅動熱源,從而實現(xiàn)對天然氣化學能的多級多次利用。天然氣冷熱電三聯(lián)產系統(tǒng)具有很高的一次能源利用率。對于普通的火力發(fā)電系統(tǒng),一次能源利用率約為40 % ,而采用天然氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng),一次能源利用率通常可達70 %以上。由于能源利用率很高,故天然氣冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)具有很好的

3、經濟效益。天然氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)具有良好的環(huán)保性能,可以有效地減少廢氣排放。天然氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)的二氧化碳排放量僅為傳統(tǒng)能源系統(tǒng)的30 %50 %。典型的冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)如上圖示。冷熱電聯(lián)產原理圖二、全球冷熱電發(fā)展現(xiàn)狀1、國外冷熱電發(fā)展狀況美國：1999年美國能源與環(huán)保署（EPA）出版了建筑用冷熱電聯(lián)產2020年遠景規(guī)劃，提出了CCHP發(fā)展的時間表。2005年8月布什簽署的美國能源政策法案規(guī)定到2010年美國每年的20新建筑和10的現(xiàn)有商業(yè)和公共建筑將采用CCHP。2020年50新建筑和25的現(xiàn)有商業(yè)和公共建筑將采用CCHP。歐洲：在歐盟，熱電聯(lián)產指示、排放貿易指示、

4、新電力和燃氣指示及建筑物能耗和能源產品稅收指示是對CCHP發(fā)展最重要的立法行動。1997年制定鼓勵CCHP的能源和稅收政策時，歐盟內CCHP的發(fā)電比重約占9。歐盟的戰(zhàn)略制定了到2010年CCHP的發(fā)電量將占歐盟全部發(fā)電量的18。日本：到2003年底，日本共有CCHP機組2915臺。自20世紀80年代以來日本政府為了支持CCHP的發(fā)展給與了四個方面的支持：特殊的稅收、低息貸款、投資補貼和新技術應用補貼。日本政府鼓勵CCHP的其它詳細措施是：CCHP的安裝者可以獲得30的安裝折舊費或第一年收益的7免稅；可以獲得投資總額4070的低息貸款（每年2.3%）.1997年6月頒布的關于新能源使用的促進法規(guī)

5、也明確了對CCHP的鼓勵和支持。印度：CCHP占印度總發(fā)電量的3.6%。目前僅蔗糖行業(yè)就將有87個CCHP項目在實施中。2、國內CCHP發(fā)展狀況在20世紀80年代，中國第一次關注CCHP的發(fā)展。80年代末90年代初，中國正經歷電力供應緊張問題，政府出臺了一系列優(yōu)惠政策促進了CCHP的發(fā)展。90年代末，國家取消了這些優(yōu)惠政策，CCHP放緩。1998年國家電力保護法實施后，中國鼓勵節(jié)能技術的項目全面發(fā)展。促進了能量的梯級利用和總效率的提高。隨著2005年國家對節(jié)能重視程度的進一步提高，國家出臺了更為具體和嚴格政策鼓勵CCHP的發(fā)展。與此同時，四川等地發(fā)現(xiàn)了大容量的天然氣田，同時西氣東輸項目的進一步

6、擴大以及天然氣利用政策的落實?？梢灶A測在未來的幾年，中國CCHP系統(tǒng)的容量將迅速增加。隨著經濟的不斷發(fā)展和對能源緊迫性問題認識的進一步加深，以及2008年冰雪災害所帶來的能源教訓，我國加緊了對冷熱電事業(yè)的發(fā)展。2008年9月在成都召開的國際第四次分布式能源大會，也給冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展展示了一個美好的前景。近幾年國家出臺的涉及到冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)的文件如下：中華人民共和國節(jié)約能源法2008年4月1日實施天然氣利用政策特急 發(fā)改能源20072155號中國節(jié)能技術政策大綱2007 年02 月28 日發(fā)布國務院關于加強節(jié)能工作的決定國發(fā)200628 號“十一五”十大重點節(jié)能工程實施意

7、見發(fā)改環(huán)資20061457 號公共建筑節(jié)能設計標準2005年7月1日實施節(jié)能中長期專項規(guī)劃國家發(fā)改委2005年建設部資源節(jié)約安排意見建科200598 號三、燃氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)適合采用的條件1、具備天然氣供應：具有穩(wěn)定和連續(xù)供應的天然氣，且天然氣甲烷指數(shù)70。2、用戶對電力、熱或冷有恒定需求用戶長時間聯(lián)系需要電力供應，且對冷和熱有恒定的需求。3、電網電價是天然氣價格的2.8倍以上當電網每千瓦的電力是天然氣每千瓦熱量的價格2.8倍以上時，適合采用天然氣冷熱電分布式能源系統(tǒng)。計算舉例：假設:1m3天然氣（四川天然氣熱值為10kW）價格為2.6元；1度電= 1kWh價格為0.83元兩種能源價

8、格比值= 0.83 /(2.6/10) = 3.19 2.8說明該地區(qū)適合采用燃氣冷熱電分布式能源系統(tǒng)。四、燃氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)適合的場所1、工業(yè)：較大的電力需求和穩(wěn)定的冷熱需求。2、酒店：穩(wěn)定的電力需求和穩(wěn)定且長時間的冷熱需求。3、醫(yī)院：穩(wěn)定的電力需求和穩(wěn)定且長時間的冷熱需求。4、公共建筑：穩(wěn)定的電力需求和較長時間的冷熱需求。5、學校：穩(wěn)定的電力需求和較長時間的冷熱需求。6：游泳場館：穩(wěn)定的電力需求和較長時間的熱需求。7、小區(qū)供暖：穩(wěn)定的電力需求和穩(wěn)定且較長時間的熱需求。8：沼氣場：便宜的沼氣資源，可以向周邊用戶提供電力及冷熱水。五、燃氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)在四川使用的經濟性分析

9、燃氣冷熱電聯(lián)產分布式能源系統(tǒng)，能夠通過能源轉換給用戶帶來經濟上的節(jié)省。其節(jié)省主要來源于兩個方面：1）、電力的費用的節(jié)省2）、余熱的節(jié)省。電力的節(jié)省主要來源于天然氣經過發(fā)電機發(fā)電后，得到的電價比國家電網價格低。按照四川省電網平段電價（見下表）和商業(yè)用氣價格2.6元/m3。我們可以計算出冷熱電聯(lián)產可以給用戶帶來的運行費用節(jié)省。四川省電網豐枯、峰谷電價表（非重建縣）平水期豐水期枯水期平峰谷平峰谷平峰谷0.8344 1.2252 0.4436 0.7562 1.1080 0.4045 0.9907 1.4597 0.5218 1、選擇發(fā)電機我們擬選用MTU GC 772 N5熱電聯(lián)產機組。其參數(shù)如下：

10、項目參數(shù)項目參數(shù)發(fā)電功率772Kw發(fā)電效率41.30%供熱功率861Kw (5%)供熱效率46.07%總能源投入1869Kw (5%)總熱效率84.37%天然氣消耗186.9m3/hr熱水溫度100 / 802、發(fā)電成本發(fā)電成本=天然氣價格/發(fā)電量+每千瓦發(fā)電機械成本=2.6/4.13+0.1=0.73元/kw3、發(fā)電比用電網帶來的節(jié)省峰時段=1.2252-0.73=0.4952元/kwh平時段=0.8344-0.73=0.1044元/kwh以賓館為例，每天平時段使用8小時，峰時段使用8小時，每天運行360天（5天時間為全年的設備例檢時間），則用電費用的節(jié)省：峰時段=0.4952元/kwh8小

11、時360天772=1101007元/年平時段=0.1044元/kwh8小時360天772=232118元/年全年節(jié)省費用合計=1101007元/年+232118元/年=1333125/年4、余熱的回收和費用節(jié)省在發(fā)電的同時，有46.07%的余熱得到了回收利用。即投入1869kw可以得到861kw的余熱。年總余熱回收量（假設為酒店，余熱能全部回收）=16小時360天861kw=4959360kw/年。該部分熱量按照天然氣的發(fā)熱量折算成天然氣=4959360kw/年10=495936m3。按照天然氣價格節(jié)省的費用為：495936m32.6元/ m3=1289433元/年。因熱量不能完全利用，按照65%利用率計算。則全年余熱收益為：8331315、冷熱電全年帶來的效益（與用電網和天然氣直接燃燒制熱水）1333125/年+833131元/年=2171256元/年。說明：該收益是理想狀態(tài)下冷熱電聯(lián)產系統(tǒng)全年的收益。但是在實際操作中，由于余熱在春、秋兩季并可能不能完全被利用，所以發(fā)電的余熱會有部分浪費，因此總收益會低于理想狀態(tài)的年收益。六、投資回收時間冷熱電聯(lián)產的設備投入主要是燃氣發(fā)電機（熱電聯(lián)產機組）。MTU GC772 N5熱電聯(lián)產機組CIF中國主要港口價格為：385, 550歐元。按照2012年10月17日中國人民銀行外匯