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      淺談關(guān)于南方冬日采暖三聯(lián)供應(yīng)用效果分析

      2018-03-22 02:17王志強
      魅力中國 2018年33期
      關(guān)鍵詞:三聯(lián)燃氣負荷

      王志強

      摘要:對南方冬冷夏熱地區(qū)實施集中供熱是直接關(guān)系到南方居民生活質(zhì)量與工業(yè)發(fā)展的一項重要工程。但因夏季大規(guī)模使用空調(diào)出現(xiàn)電力高峰,冬季大規(guī)模使用暖氣出現(xiàn)天然氣高峰,進而導(dǎo)致季節(jié)性峰谷差異,這在一定程度上增加了運作的成本,降低了管網(wǎng)與設(shè)備的利用效率。因此,本文對三聯(lián)供應(yīng)用效果進行分析,以供參考。

      關(guān)鍵字:南方地區(qū);三聯(lián)供;應(yīng)用效果

      Abstract:Central heating in southern areas is an important project,itll directly related to the quality of life and industrial development of Southern residents. However, due to the peak of the large-scale use of air conditioning in summer, the peak of natural gas in the large-scale use of heating in winter leads to the seasonal peak and valley difference, which increases the cost of operation to a certain extent, and reduces the utilization efficiency of the pipe network and equipment. Therefore, this article analyzes the effect of triple supply for reference.

      Key words: southern area; triple supply; application effect

      近幾年來,受到冷空氣活動頻繁等因素的影響,南方大部分地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性的雨雪天氣,“南方是否需要集中供熱”這一話題逐漸引起了廣泛的關(guān)注。分析目前城市的供暖現(xiàn)狀,針對夏熱冬冷的地區(qū),絕大部分商業(yè)建筑以及辦公建筑都已經(jīng)安裝有集中空調(diào)系統(tǒng),因而不存在冬季供暖等問題。針對工業(yè)園區(qū)等,如何有效實施集中供熱,提高能源、設(shè)備等的利用效率,減少運作成本,即成為一大考驗。

      一、三聯(lián)供技術(shù)

      分析城市冬季供暖與夏季制冷的實際狀況,炎熱夏季,城市大規(guī)模應(yīng)用空調(diào),可使城市電力供應(yīng)緊張,出現(xiàn)電力高峰;寒冷冬季,城市大規(guī)模使用天然氣采暖,可使城市天然氣供應(yīng)緊張,出現(xiàn)天然氣高峰。在此種季節(jié)性峰谷差異的影響下,相關(guān)供暖、制冷的設(shè)備與管網(wǎng)的利用效率降低,同時整個系統(tǒng)的運作成本增加。在探索有效的解決方案的過程中,三聯(lián)供技術(shù)運用而生。

      三聯(lián)供技術(shù)實質(zhì)上是梯級利用天然氣的技術(shù)措施,基于此種連供技術(shù),將供熱、制冷以及發(fā)電進行有機結(jié)合。就城市綜合體的角度來看,采用此種模式,能夠有效解決因季節(jié)性峰谷差異而造成的不良后果,綜合利用各類資源,在一定程度上緩解能源危機,消除過高的電力供應(yīng)以及天然氣供應(yīng)壓力。因此,三聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用對城市的發(fā)展以及居民生活質(zhì)量的提升有著極為重要的作用。

      在天然氣冷熱電三聯(lián)供技術(shù)中,首先利用天然氣燃燒做功,通過發(fā)電機產(chǎn)生高品位的電能,然后對發(fā)電過程中產(chǎn)生的低品位熱能進行充分利用,借助相應(yīng)的余熱利用裝置達到制冷與供熱的目的。其流程如圖1所示。基于這一流程,實現(xiàn)了能量的梯級利用,具有較高的能源利用效率。

      二、三聯(lián)供技術(shù)的應(yīng)用

      (一)應(yīng)用條件。三聯(lián)供系統(tǒng)將燃氣作為能源,以燃氣的燃燒帶動內(nèi)燃機、燃氣機輪等設(shè)備運作,形成的電力可滿足用戶的部分電力需要,發(fā)電后的余熱可借助回收設(shè)備為用戶供熱與供冷。因此,三聯(lián)供技術(shù)主要借助余熱產(chǎn)生的能量同時供應(yīng)制冷系統(tǒng)、生活熱水以及建筑取暖。在實際的應(yīng)用中,需要具備三聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)用的基本條件,如符合燃氣系統(tǒng)使用的條件,具有穩(wěn)定的燃氣參數(shù),按照市政相關(guān)條件并入電網(wǎng),冷熱負荷與電力負荷應(yīng)用規(guī)律相似等。針對分布式燃氣能源系統(tǒng),有必要按照特定的模式實現(xiàn)負荷的分配,同時密切關(guān)注系統(tǒng)本身的冷熱電負荷。

      (二)系統(tǒng)實現(xiàn)。在進行三聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)計時,需要綜合考慮多種因素,進而實現(xiàn)系統(tǒng)整體能源利用效率的最大化。在項目建設(shè)的過程中,對發(fā)電機組進行單獨運作并跟蹤其在最高負荷與最低負荷的運作情況,以確保發(fā)電機組的正常電力供應(yīng)。在發(fā)電機組與市電并網(wǎng)時,應(yīng)當按照時間與季節(jié)的不同,預(yù)測冷暖電負荷,根據(jù)冷暖電負荷的狀況確定系統(tǒng)的發(fā)電量,從而提高能源的應(yīng)用效率。此外,三聯(lián)供系統(tǒng)應(yīng)當應(yīng)用于采暖季與制冷季,在過渡季不宜使用。目前三聯(lián)供系統(tǒng)可在多種類型的發(fā)電機上進行應(yīng)用,其中以內(nèi)燃機以及燃氣輪機等較為普遍。燃氣輪機能夠使用以煙氣為主的余熱,內(nèi)燃機除了使用煙氣中的余熱,亦可采用冷卻水。

      (三)效果分析。分析建筑物能源利用存在的問題,隨著城市化進程的不斷加快,城市建筑能源供應(yīng)系統(tǒng)受到較大的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的技術(shù)與供應(yīng)格局較為分散,高能低用等嚴重的能源浪費現(xiàn)象日趨嚴重?;诖耍植际嚼錈犭娙?lián)供技術(shù)作為天然氣高效利用的一種新的技術(shù),逐漸受到廣泛重視,并成為我國節(jié)能發(fā)展的重點之一。三聯(lián)供技術(shù)的發(fā)展,是從“熱電聯(lián)產(chǎn)”的思維定式走向“冷熱電聯(lián)供”的過程,前者著眼于提高一次能源的轉(zhuǎn)換效率,且對供冷的方式存在一定的思維局限;而后者的目標則是以最經(jīng)濟、最高效的方式滿足建筑物各種終端的用能需求。

      從分布式天然氣供應(yīng)的角度來看,三聯(lián)供技術(shù)將三種類型的天然氣供應(yīng)密切結(jié)合,并以此為基礎(chǔ),綜合運用多種功能方法,進而在最大限度內(nèi)使用天然氣,滿足不同層次的能源需求。天然氣燃燒做功時,將高溫段(1000℃以上)的熱能用于發(fā)電,將中溫段(100℃-500℃)的熱能用于熱泵與制冷機的驅(qū)動,而低溫段(100℃以下)的熱能則可用于生活熱水等。通過能源的梯級利用,三聯(lián)供系統(tǒng)實現(xiàn)了更高的綜合能源利用率。在此過程中,CO2、SO2的排放減少,使得發(fā)電、供熱、制冷的過程更加清潔環(huán)保;與大型電網(wǎng)相互支撐,提高了功能的安全性。此外,針對燃氣與電力的供應(yīng)高峰、供應(yīng)低谷問題,三聯(lián)供系統(tǒng)具有削峰填谷的作用,從而有效降低了資源的浪費,緩解了燃氣、電力供應(yīng)的壓力。

      與其它供應(yīng)模式相比,三聯(lián)供技術(shù)突出了其節(jié)能性與經(jīng)濟性,可幫助企業(yè)消除過高的供氣成本,獲得更高的經(jīng)濟效益?;诜植际皆O(shè)計,能夠在保證熱量供應(yīng)與電量供應(yīng)的基礎(chǔ)上,降低CO2的排放比例。因此,與其他供應(yīng)模式相比,三聯(lián)供技術(shù)突出了其低碳性與環(huán)保性,有利于較大規(guī)模供氣污染的消除。與傳統(tǒng)能源相比,天然氣本身即是一種清潔能源,在燃燒后不會釋放過多的煙塵或二氧化硫,更加符合新時期的環(huán)保、節(jié)能發(fā)展的理念。除此之外,通過三聯(lián)供系統(tǒng)并入市電系統(tǒng),能夠擴大整個系統(tǒng)的供能規(guī)模,同時改善系統(tǒng)的安全性與可靠性,保證天然氣供應(yīng)的穩(wěn)定性。

      (四)應(yīng)用實例分析。針對南方的實際情況,將公建供冷與住宅供熱進行有效的結(jié)合成為一種新模式。公建為工業(yè)園區(qū)、機關(guān)、醫(yī)院、學(xué)校等,用能特點主要為:電、冷負荷較為集中,夏季主要為集中供冷,時間相對較長,單位面積的負荷較大,內(nèi)部冷負荷比率相對較高。居民住宅的用能特點主要為:常年需求,季節(jié)負荷不同,市場需求量較大。

      以某天然氣聯(lián)合循環(huán)9E機組電廠供附近醫(yī)院以及住宅區(qū)的CCHP(冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng))方案為例,對三聯(lián)供系統(tǒng)的應(yīng)用效果進行分析?;诖朔桨傅脑O(shè)計,在電廠內(nèi)部電能下進行制冷,輸送冷水至醫(yī)院,將醫(yī)院空調(diào)室外主機部分的投資投向CCHP項目。通過計算,醫(yī)院方每年約能夠在熱水系統(tǒng)與空調(diào)方面節(jié)省運行費用327.8萬元,而電廠能夠獲得的實際經(jīng)濟效益約為每年91.2萬元。電廠自籌資金80萬元,利用余熱,以醫(yī)院自產(chǎn)熱水80%的價格向醫(yī)院方供應(yīng)生活熱水項目,可使醫(yī)院每年在熱水費用上節(jié)省11.4萬元,而電廠的投資也可在5-6年內(nèi)回收。分析天然氣能源的利用效率,約可提升30%左右,每年減少的CO2排放量可達8465噸。

      CCHP的實現(xiàn)受到多種因素的制約,如所在地區(qū)的季節(jié)變化以及氣候條件,不同用戶的冷熱電負荷的時間分布以及空間分布,鄰近地區(qū)的一次能源供應(yīng)條件以及環(huán)境約束,相關(guān)標準與政策對能耗強度以及碳減排強度的約束,新技術(shù)的風(fēng)險評估與應(yīng)急預(yù)案等。

      三、結(jié)語

      燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)作為一種環(huán)保、高效的模式,為解決當前能源浪費現(xiàn)象提供了有效的解決途徑。鑒于此,在了解工程的實際情況的基礎(chǔ)上,設(shè)計可行的燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng),能夠有效降低系統(tǒng)的運作成本,實現(xiàn)能源的高效利用。

      參考文獻

      [1]殷平.南方供暖的現(xiàn)狀和路徑[J].暖通空調(diào), 2013, 43(6):50-57.

      [2]張永聚.工程設(shè)計中燃氣冷熱電三聯(lián)供應(yīng)用研究[J]. 門窗, 2014(11):155-155.

      [3]孫鵬,由世俊, 張歡,等. 三聯(lián)供系統(tǒng)中綜合性能評價方法的應(yīng)用研究[J].熱能動力工程, 2015, 30(2):187-192.

      [4]吳建華,王欽. 地源熱泵與太陽能三聯(lián)供技術(shù)在節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用[J].南方農(nóng)機,2017, 48(8):159-159.

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