關于分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置與適用性分析

史青青

摘 要：要想對冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的綜合效益進行有效保障，就必須對系統(tǒng)進行優(yōu)化配置?；诖?，本文主要對該系統(tǒng)的組成部分以及以熱定電模式、以電定熱模式、指標最優(yōu)模式等三種模式進行了介紹，其次通過這三種模式對系統(tǒng)進行了優(yōu)化配置，最后對這三種模式的適用性進行了探討，具有一定的理論意義與現(xiàn)實意義。

關鍵詞：冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)；適用性；優(yōu)化配置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.172

0 引言

冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)也被稱為CCHP系統(tǒng)，能夠對能源進行梯級利用，和分供系統(tǒng)相比，具有環(huán)境污染低以及能源利用率高等眾多優(yōu)點。而要想對該系統(tǒng)的優(yōu)點進行全面發(fā)揮，就必須對系統(tǒng)結構進行優(yōu)化配置，然而從現(xiàn)階段該系統(tǒng)的優(yōu)化配置情況來看，系統(tǒng)的各個模塊比較獨立，沒有對電能上網售電進行全面考慮。因此對于研究人員來說，應該重新對CCHP系統(tǒng)進行審視，在此基礎上提高它的優(yōu)化配置效果。

1 CCHP系統(tǒng)介紹

CCHP系統(tǒng)主要是由燃氣內燃機、吸收式制冷機、蓄能裝置、余熱回收裝置、電鍋爐以及電制冷機等組成的。該系統(tǒng)一共有三種運行模式。其中，模式一是以熱定電模式。在設計容量允許的基礎上，燃氣發(fā)電機組會按照建筑所需熱量，對其發(fā)電量進行明確。如果系統(tǒng)所產生的熱量無法對冷熱負荷需求進行滿足，那么將會通過鍋爐以及電制冷機等進行補充。由于這種模式不會產生多余熱量，因此不需要對蓄能裝置進行充分考慮。模式二是以電定熱模式。在設計容量允許的基礎上，燃氣發(fā)電機組會按照建筑所需負荷對它的發(fā)電量進行明確。如果系統(tǒng)所產生的電量不能夠對電負荷需求進行有效滿足，那么需要通過外部電網進行補充；如果系統(tǒng)產生大量熱量，那么熱量將會被存儲到蓄能裝置當中，如果系統(tǒng)所產生的熱量無法對冷熱負荷需求進行有效滿足，那么將會通過蓄能裝置進行補充。模式三是一種指標最優(yōu)模式。和上述兩種模式相比，該模式的約束性較低，在余熱分配系數以及發(fā)電機組功率等方面的指標都是最優(yōu)的，通過優(yōu)化調度模塊對系統(tǒng)進行運行。

2 優(yōu)化配置分析

本文選擇某地區(qū)建筑的4到5月份負荷作為春季典型日負荷，6到9月份代表夏季典型日負荷，10到11月份代表秋季典型日負荷，12到3月份代表冬季典型日負荷，并對各個典型日進行了劃分，將其劃分成24個時段。在眾多典型日當中，春秋兩季的典型日一共有122天，夏季的典型日有122天，冬季的典型日有121天。定義熱電比的值等于年總熱負荷與年總電負荷之間的商，冷電比的值等于年總冷負荷與年總電負荷之間的商。將2.83元每立方米作為天然氣價格，將9.7千瓦時每立方米作為天然氣熱值。

本文通過不同的熱電比和冷電比下的負荷結構對不同建筑負荷工況進行表示，并通過負荷分析方法，結合熱電比和冷電比的變化以及典型日中的電負荷值，能夠對熱負荷值以及冷負荷值進行獲得。在本文當中，熱電比和冷電比的取值均處于0到4之間，并且相鄰數值的間隔是0.1[1]。

3 系統(tǒng)的適用性

從模式三和模式一之間的運行指標差值來看，系統(tǒng)的熱電比等于0，冷電比在0.8范圍內的指標是負值，也就是說在多數負荷結構下，模式三所取得的綜合效益要比模式一好，其差值甚至可達25.6%。從模式三和模式二之間的運行指標差值來看，模式三所取得的效益要比模式二好，其差值甚至可達48.3%。

從優(yōu)化結果的角度來分析，在模式一之下，燃機容量會因熱電比的升高而增加，這主要是因為燃機容量增加會產生電量上網售電，可以減少運營成本，再加上CCHP系統(tǒng)具有較高的制熱效率，因此會增加系統(tǒng)的綜合效益；燃機容量會隨著冷電比的上升出現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象，這主要是因為燃機容量增加之后，會讓發(fā)電機組處于一種低載運行的狀態(tài)，嚴重時可能會出現(xiàn)停機現(xiàn)象，導致系統(tǒng)能源沒有被充分利用。另外，對于電制冷機來說，其制冷效率要比吸收式制冷機高，使得SP（分供）系統(tǒng)的冷負荷需求增加，進而增加了系統(tǒng)的運行成本，降低一次能源損耗。并且，隨著冷熱負荷的不斷增加，燃機容量會不斷減少，進而對CCHP系統(tǒng)的指標下降問題進行有效抑制，最后通過分供形式對多于負荷進行供給。由此可見，對于模式一來說，對較小的冷負荷比較適用。

對于模式二而言，會受到電負荷的影響，在冷熱負荷持續(xù)增加的前提下，燃機容量會趨于恒定。當系統(tǒng)評價指標處于最高狀態(tài)時，則意味著系統(tǒng)供需兩側的熱電比和冷電比最接近，這個時候的燃機容量會處于峰值狀態(tài)。在本文當中，在春季、夏季以及秋季時，會通過蓄能裝置進行蓄冷，在冬季時，會通過蓄能裝置進行蓄熱，因此冷負荷的需求會對蓄能裝置容量產生較大影響。由此可見，電負荷需求會對模式二進行限制，并且綜合效益不高，因此不適合對其進行應用。

對于模式三而言，不會受到冷熱電負荷的影響，在CCHP系統(tǒng)當中，蓄能裝置容量會隨著燃機容量的增加而增加，再加上剩下的電量上網售電，不僅降低了系統(tǒng)運行成本，而且也對一次能源進行了充分利用，對溫室氣體排放進行了抑制，因此在三種模式當中，模式三的綜合效益最高。通過上述分析我們可以知道，如果冷熱負荷都比較小，那么可以使用模式一，除此之外，可以對模式三進行有效利用[2]。

4 結論

總而言之，從綜合效益的角度來分析，CCHP系統(tǒng)要比SP系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，并且這種優(yōu)勢會隨著熱負荷占比的增高而增大。通常情況下，如果通過以電定熱模式或者是以熱定電模式對系統(tǒng)進行優(yōu)化配置，那么將很難實現(xiàn)效益最大化，而通過指標最優(yōu)模式能夠實現(xiàn)系統(tǒng)的效益最大化。另外，如果冷熱負荷過少，那么在蓄能裝置能量損失以及投資成本等的影響下，會降低系統(tǒng)的經濟性，但是從整體上考慮，CCHP系統(tǒng)在運行效益方面仍然要比SP系統(tǒng)好。因此對于研究人員來說，應該加大對該系統(tǒng)的研究與應用力度，全面發(fā)揮其對社會發(fā)展的重要價值。

參考文獻：

[1]胡榮，馬杰，李振坤等.分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置與適用性分析[J].電網技術，2017（02）：418-425.

[2]鄭拓.分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的運行策略與優(yōu)化配置研究[D]. 燕山大學，2015.