管少鋒 王 寧 朱晨光 張明禮

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引言

過(guò)去所采用的化石能源日漸減少，所造成的環(huán)境問(wèn)題限制了全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，所需要的能源量卻在不斷的增長(zhǎng)，其已經(jīng)成為了人類發(fā)展過(guò)程當(dāng)中非常關(guān)鍵的戰(zhàn)略物資。和其他國(guó)家相比，我國(guó)的石化能源相對(duì)緊缺。

太陽(yáng)能、風(fēng)能都是可再生能源當(dāng)中的一種，而天然氣則屬于清潔能源，三者所構(gòu)成的能源系統(tǒng)都是目前炙手可熱的產(chǎn)業(yè)，具有非常廣闊的發(fā)展空間。一，太陽(yáng)能光伏發(fā)電對(duì)于提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有非常大的幫助作用，光伏發(fā)電市場(chǎng)目前得到了很多國(guó)家的關(guān)注，根據(jù)調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，全世界的光伏市場(chǎng)會(huì)在2020年增長(zhǎng)到70GW。另外，我國(guó)為了讓風(fēng)力發(fā)電成本得到下降，很多時(shí)候都是使用大容量風(fēng)電場(chǎng)，因?yàn)轱L(fēng)向具有隨機(jī)性，造成風(fēng)電場(chǎng)具有很大的出力情況，如果風(fēng)的電容量占據(jù)了大部分的電網(wǎng)容量的話，那么在形成波動(dòng)的情況下，會(huì)給電網(wǎng)的和電壓的平穩(wěn)性形成干擾。而為了解決這方面的難題，這些年以來(lái)，我國(guó)創(chuàng)建出了很多能源互補(bǔ)系統(tǒng)。此外，這些年因?yàn)槿細(xì)獍l(fā)電技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用，并且取得了不錯(cuò)的環(huán)保效果，因此得到了普遍的青睞。

我國(guó)電力科學(xué)院通過(guò)研究了解到，到了2020年，電力供應(yīng)缺口會(huì)達(dá)到了100GW，所以融合可再生能源創(chuàng)建“小型化區(qū)域能源系統(tǒng)”，這樣就能夠引入高效熱電機(jī)組，從而讓燃?xì)?、電等得到最好的配置，以此加?qiáng)能源使用率。

1 系統(tǒng)概述

光伏發(fā)電單元使用相應(yīng)的光電板，并轉(zhuǎn)化程太陽(yáng)光能，然后利用智能管理核心來(lái)給蓄電池的充放電做采取系統(tǒng)的管理。風(fēng)力發(fā)電單元使用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)化成為風(fēng)能，另外利用智能管理的方式來(lái)掌控系統(tǒng)的放電工作。每個(gè)單元之間在收集能源的工作上進(jìn)行互相補(bǔ)充，而且還具有自身的特點(diǎn)。光伏發(fā)電單元具有穩(wěn)定的供電能力，而且無(wú)需太高的運(yùn)行成本，不過(guò)造價(jià)比較昂貴；風(fēng)力發(fā)電單元需要很多的發(fā)電量，造價(jià)以及運(yùn)行費(fèi)用都不是很高，不過(guò)卻沒(méi)有較好的穩(wěn)定性；燃?xì)馕⑷及l(fā)電系統(tǒng)造價(jià)和運(yùn)行成本不高，穩(wěn)定性也不錯(cuò)。

2 國(guó)外發(fā)展情況

（1）美國(guó)。美國(guó)研究冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)非常早，而且還具有相關(guān)的法律。從上世紀(jì)70年代末開(kāi)始，美國(guó)創(chuàng)建了“CCHP創(chuàng)意”，該創(chuàng)意規(guī)定了要在未來(lái)30多年的時(shí)間里，建設(shè)出20%的商業(yè)建筑，同時(shí)還要讓用戶都能夠采用冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)；在2020年的時(shí)候，爭(zhēng)取能夠建設(shè)出50%的商業(yè)建筑，并讓這些建筑都能夠使用冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。此系統(tǒng)在美國(guó)的發(fā)展勢(shì)頭良好，具有非常不錯(cuò)的前景，相信隨著發(fā)展力度的加強(qiáng)，此系統(tǒng)會(huì)在美國(guó)得到大眾的普遍認(rèn)可。

（2）日本。日本的能源并不是很豐富，所以發(fā)展聯(lián)供技術(shù)是獲得能源的最有效方式。該國(guó)政府主要是利用有關(guān)的法律來(lái)加強(qiáng)聯(lián)供技術(shù)的研究力度，同時(shí)，還給共聯(lián)系統(tǒng)實(shí)行降低稅費(fèi)的政策。日本的一些用戶在采用冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的時(shí)候，主要是在白天使用分布式系統(tǒng)供電，而到了晚上則使用電網(wǎng)的電力供電，這樣一來(lái)就能夠很大程度的加強(qiáng)能源的使用率。

3 應(yīng)用實(shí)例

在我國(guó)的某個(gè)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，此區(qū)具有發(fā)展燃?xì)夥植际侥茉吹膬?yōu)勢(shì)。如果本地區(qū)燃?xì)鈨r(jià)位是2.3元/Nm2，那么就無(wú)法達(dá)到我國(guó)另外一些地區(qū)的燃?xì)鈨r(jià)格標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)此地區(qū)還沒(méi)有采用峰谷電價(jià)，商業(yè)用電是1元/kWh。如果是高電價(jià)低氣價(jià)的方式，那么就能夠讓燃?xì)夥植际侥茉淳邆浜芎玫慕?jīng)濟(jì)性。此外此地區(qū)位于太陽(yáng)能三類區(qū)域，一年內(nèi)日照時(shí)間能夠達(dá)到2200小時(shí)-3000小時(shí)之間，輻射量則在502kJ/cm2-586kJ/cm2之間。太陽(yáng)能會(huì)得到理想的開(kāi)發(fā)效果，能夠?qū)⑵溥\(yùn)用到屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中。此外，該地區(qū)擁有淺層地?zé)豳Y源，這就讓現(xiàn)在所建設(shè)的一些大樓和展館，均已經(jīng)可以運(yùn)用地源熱泵系統(tǒng)。這樣一來(lái)就為經(jīng)濟(jì)園使用燃?xì)夥植际蕉嘣椿パa(bǔ)新能源綜合供能系統(tǒng)，創(chuàng)造出了非常好的條件。

根據(jù)建筑功能，園區(qū)主要是具有辦公的作用，通常情況下，從8點(diǎn)開(kāi)始供冷，到20點(diǎn)結(jié)束。由于建筑具有冷熱惰性，所以要事先預(yù)熱（冷），時(shí)間為7點(diǎn)20分左右。而且在供熱的月份通常在11月15日到來(lái)年的3月15日，供冷月份則是5月15日開(kāi)始，4個(gè)月以后結(jié)束?？梢愿鶕?jù)實(shí)際情況合理的增加供熱（冷）時(shí)間，供熱時(shí)間可以從11月8日到3月22日，供冷時(shí)間可以從5月8日到9月22日。

經(jīng)濟(jì)園區(qū)冷熱負(fù)荷分別為33652kw和22671kw。在創(chuàng)建園區(qū)期間以及新能源綜合供能系統(tǒng)的過(guò)程中，均一共分成兩個(gè)階段。項(xiàng)目裝機(jī)情況為：

此綜合供能系統(tǒng)燃?xì)夥植际侥茉凑?，通常使用的是地下廠房，其面積為3500m2。第一階段，在屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，薄膜太陽(yáng)能電池占地面積能夠達(dá)到3000m2，屋頂面積則為13000m2。到了第二階段，在屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)中，薄膜太陽(yáng)能發(fā)占地面積能夠達(dá)17000m2，屋頂面積為4800m2。

燃?xì)饫锶紮C(jī)發(fā)電里在融入天然氣以后，發(fā)電所形成的高溫?zé)煔庠诒还嗳脘寤嚈C(jī)后，夏天能夠制造空調(diào)冷水，而到了冬天則能夠制造空調(diào)熱水。天然氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電和光伏發(fā)電站之間具有互補(bǔ)性，而在兩者同時(shí)運(yùn)行的過(guò)程中，能夠給經(jīng)濟(jì)園區(qū)提供一些電力。供冷以及供熱調(diào)峰分別使用的是電制冷機(jī)以及燃?xì)鉄崴仩t。另外，經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)的大樓的共冷熱主要是地源泵所創(chuàng)造。太陽(yáng)能發(fā)電和燃?xì)夥植际侥茉粗g具有互補(bǔ)性，在他們一同運(yùn)行的時(shí)候，經(jīng)濟(jì)園區(qū)范圍內(nèi)通常會(huì)采用太陽(yáng)能來(lái)發(fā)電，如果不夠的話，那么就要讓市政電網(wǎng)來(lái)填補(bǔ)。太陽(yáng)能發(fā)電站在一年之內(nèi)會(huì)不間斷的運(yùn)行，而燃?xì)夥植际侥茉粗饕堑搅斯怖錈岬臅r(shí)候才運(yùn)行。

通過(guò)調(diào)查能夠了解到，該項(xiàng)目投資金額達(dá)到了2億，而收益率則達(dá)到了10%。而通過(guò)預(yù)估能夠了解到，燃?xì)夥植际较到y(tǒng)能夠減少1.61萬(wàn)t的二氧化碳量。光伏發(fā)電站供電站量是240萬(wàn)kW,這個(gè)程度能夠減少1486t的二氧化碳。新能源供能系統(tǒng)，能夠減少1.76萬(wàn)t的二氧化碳。通過(guò)這些數(shù)據(jù)能夠充分證明，該項(xiàng)目在建設(shè)完成以后，具有非常不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益，而且還具有環(huán)保的作用，所以一定要得到相關(guān)工作者的高度重視。

結(jié)語(yǔ)

不管是太陽(yáng)能也好，清潔能源天然氣也罷，和另外的一些能源進(jìn)行互補(bǔ)逐漸變成了一種發(fā)展能源的新形勢(shì)。特別是由于使用范圍的擴(kuò)充，太陽(yáng)能和另外的一些能源進(jìn)行互補(bǔ)更是成為了一種普遍現(xiàn)象。此外，多能源使用也成為全新的研究目標(biāo)，而且也能夠進(jìn)行互補(bǔ)，并不會(huì)遭到陽(yáng)光的制約，可以符合使用者的要求。從現(xiàn)在的實(shí)際情況來(lái)看的話，這是燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)和太陽(yáng)能發(fā)展的主要流程。