1、我國燃機分布式能源系統的應用情況-2014.5.12目錄目錄1、概述、概述2、燃氣冷熱電聯供分布式能源系統燃氣冷熱電聯供分布式能源系統介紹介紹3、系統的分類、特點、系統的分類、特點5、實際運行的、實際運行的DES/CCHP案例案例6、推廣應用推廣應用4、分布式冷熱電聯供能源系統經濟分析分布式冷熱電聯供能源系統經濟分析簡介分布式能源系統（Distributed Energy System）在許多國家、地區已經是一種成熟的能源綜合利用技術，它以靠近用戶、梯級利用、一次能源利用效率高、環境友好、能源供應安全可靠等特點，受到各國政府、企業界的廣泛關注、青睞。分布式能源系統有多種形式，區域性或建筑群或獨

2、立的大中型建筑的冷熱電三聯供（Combined Cooling heating and power，簡稱CCHP）是其中一種十分重要的方式。能源燃氣冷熱電三聯供系統是一種建立在能量的梯級利用概念基礎上，以天然氣為一次能源，產生熱、電、冷的聯產聯供系統。它以天然氣為燃料，利用小型燃氣輪機、燃氣內燃機、微燃機等設備將天然氣燃燒后獲得的高溫煙氣首先用于發電，然后利用余熱在冬季供暖；在夏季通過驅動吸收式制冷機供冷；同時還可提供生活熱水,充分利用了排氣熱量。一次能源利用率可提高到80%左右，大量節省了一次能源。供應范圍燃氣氣冷熱電三聯供系統按照供應范圍，可以分為區域型和樓宇型兩種。區域型系統主要 是針對

3、各種工業、商業或科技園區等較大的區域所建設的冷熱電能源供應中心。設備一般采用容量較大的機組，往往需要建設獨立的能源供應中心，還要考慮冷熱電 供應的外網設備。樓宇型系統則是針對具有特定功能的建筑物，如寫字樓、商廈、醫院及某些綜合性建筑所建設的冷熱電供應系統，一般僅需容量較小的機組，機房 往往布置在建筑物內部，不需要考慮外網建設。燃氣冷熱電聯供分布式能源系統介紹燃氣冷熱電聯供分布式能源系統（Distributed Energy System/ Combined Cooling Heating and Power，簡稱DES/CCHP），是以燃氣（天然氣）為燃料通過燃機（燃氣輪機或內燃機）獲得高品位

4、能量電力，排出的高溫廢氣（煙氣）經余熱回收裝置（余熱鍋爐或余熱吸收式冷熱水機）獲得蒸汽、熱水或冷水，向終端用戶供熱、供冷。它是從一次能源（天然氣）轉換到終端用戶應用的全過程的科學用能系統，能夠實現“分配得當、各得所需、溫度對口、梯級利用”的科學用能思想，提高一次能源利用率；針對各類終端用戶的冷熱電負荷的變化、使用情況，進行認真統計、分析，采用優化集成各種燃氣發電技術、各種類型制冷和蓄冷技術、熱泵應用、蓄熱技術以及可再生能源應用技術等，達到能效高、低碳減排、經濟效益好的DES/CCHP能源供應方案。據資料預測，由于一次能源利用率可達到80%甚至90%，為2020年實現新能源發展規劃的要求，我國D

5、ES/CCHP的裝機容量可達5000萬kw，就能降低一年碳排放達數億噸，為節能減排做貢獻。分類方式方式內容內容特點特點系統意見圖系統意見圖（1）燃氣輪機發電裝置+余熱鍋爐+抽凝式汽輪機發電裝置+煙氣/熱水換熱器+蒸汽吸收式制冷機+減溫減壓裝置一般采用輕型或重型燃氣輪機發電裝置，發電能力可在50MW500MW范圍，建設在有較大供熱、供冷負荷的各種類型的“園區”或集中的商務區（CBD），為了適應冷、熱負荷的變化情況配置了抽凝式汽輪機組和減溫減壓裝置。由于規模較大通常能源站應外供1MPa左右的蒸汽或150以上的高溫熱水，在“園區”內需冷、熱負荷的終端用戶或鄰近處設供冷站或供熱站，以較好地滿足終端用戶

6、的冷、熱需求，但這些供冷站、供熱站應由DES/CCHP能源站統一進行管理、調度，以期實現優良的一次能源利用效率。（2）燃氣輪機發電裝置+余熱鍋爐+背壓式汽輪機發電裝置+煙氣/熱水換熱器+蒸汽吸收式制冷機+熱水型吸收式制冷機+蒸汽/熱水換熱器+電制冷機這種基本流程主要適用于中小型DES/CCHP能源站，發電能力可在10MW100MW范圍，建設在較小規模的“園區”或在“園區”內設多個分散能源站或一些公共建筑集中的建筑群；為了適應終端用戶的冷熱負荷變化，設置了多種制冷方式和換熱裝置。DES/CCHP能源站對外供應熱水、冷水和電力。分類方式方式內容內容特點特點系統意見圖系統意見圖（3）燃氣輪機發電裝置

7、+高壓余熱鍋爐+背壓式汽輪發電裝置+低壓余熱鍋爐+蒸汽型吸收式制冷機+電制冷機+蓄冷裝置+蓄熱裝置+換熱裝置由換熱裝置制取熱水供應用戶。利用蓄熱裝置調節用戶熱負荷變化時的供熱量。夏季余熱制冷量不能滿足用戶需冷量時，應設電制冷機增加制冷量，滿足用戶所需冷量。若冬季供熱量需求較大時，可根據具體條件配置熱泵系統供熱，滿足用戶對熱量的需求。這種流程適用于25MW以下的中小型DES/CCHP能源站。（4）燃氣輪機發電裝置+補燃型吸收式冷暖機+電制冷機（熱泵型）+煙氣/熱水換熱器+蓄熱裝置一定壓力的燃氣與經壓氣機壓縮的空氣在燃燒室燃燒后驅動透平機發電和排出400650的高溫煙氣，補燃型吸收式冷暖機夏季只利

8、用高溫煙氣制冷，若制冷量不能滿足用戶需冷量時，以電制冷機補充不足冷量；吸收式冷暖機冬季利用高溫煙氣制熱，若制熱量不能滿足用戶所需熱量時，采用補燃增加冷暖機供熱量；還可根據項目的實際條件采用熱泵系統增加供熱量。由于吸收式冷暖機排出的煙氣溫度為150180，為利用煙氣顯熱和冷凝熱配置煙氣/熱水換熱器，夏季供應生活熱水等，冬季增加供熱量。流程還設置了蓄熱器用于各類高峰期的熱量調節。分類方式方式內容內容特點特點系統意見圖系統意見圖（5）燃氣輪機發電裝置+余熱鍋爐+蒸汽型吸收式制冷機+電制冷機（熱泵）+換熱裝置+燃氣鍋爐燃氣輪發電裝置排出的高溫煙氣經余熱鍋爐生產一定壓力的飽和蒸汽，夏季將蒸汽送入蒸汽型吸

9、收制冷機制冷供用戶所需冷量，不足冷量由電制冷機補充；冬季將蒸汽送至汽水換熱裝置得到規定溫度的熱水供應用戶供熱，不足熱量可由熱泵系統和燃氣鍋爐補充供熱。不同的DES/CCHP能源站的適用范圍基本相似，均可適用于小型燃氣輪機發電裝置的DES/CCHP能源站，但應根據具體工程項目的終端用戶的冷、熱負荷及其不同時段的變化情況和當地的條件（包括氣象條件、可能獲得的熱泵系統的熱源、占地狀況、地質條件等），經過技術經濟比較，進行設備配置和系統集成優化后合理選擇，達到一次能源利用率高、節能減排的優選方案.（6）燃氣內燃機發電裝置+余熱鍋爐+蒸汽型吸收式制冷機+電制冷機+煙氣/水換熱器+汽/水換熱裝置+水/水換

10、熱裝置+蓄熱裝置這種基本流程主要用于MW級以上的燃氣內燃機發電裝置，為了充分利用內燃機的煙氣和缸套水、中冷水的多種余熱，設置余熱鍋爐利用高溫煙氣生產0.50.8 MPa 的飽和蒸汽，再利用煙氣/熱水換熱器將煙氣降至6080；缸套水和中冷水經水/水換熱裝置降溫循環。夏季采用蒸汽吸收式制冷機制冷，不足的冷量由電制冷機補充；冬季采用蒸汽/水換熱裝置得到熱水與水/水換熱裝置得到的熱水共同供熱用，為調節熱負荷設置一定容量的蓄熱裝置。這種流程應用場所夏季應具有一定容量的熱負荷，以充分利用缸套水等余熱所獲得的熱水；冬季熱負荷較大時，可在余熱鍋爐上設置補燃裝置在高峰熱負荷時段進行補燃供。分類方式方式內容內容特

11、點特點系統意見圖系統意見圖（7）燃氣內燃機發電裝置+煙氣/熱水型吸收式冷暖機+煙氣/水換熱器+水/水換熱裝置+電制冷機（熱泵型）+蓄冷裝置這種流程適用于小型的DES/CCHP能源站。內燃機的高溫煙氣和缸套水等分別接入吸收式制冷機的高壓發生器和低壓發生器，可以得到較好的制冷效率，為適應終端用戶對冷熱負荷變化的需求，配置了電制冷機、蓄冷裝置冬季由煙氣/熱水吸收式冷暖機供應熱水，也可將缸套水等經水/水換熱裝置與煙氣/水換熱裝置將煙氣降溫至6080共同提供熱水，不足熱量可根據所在地區條件，在具有合適低溫熱源的寒冷地區或需供應熱水時配置熱泵型電制冷機提供熱水；或在吸收式冷暖機配置補燃裝置滿足冬季高峰段的

12、供熱需求。（8）燃氣內燃機發電裝置+熱水型吸收式制冷機+電制冷機（熱泵）+燃氣鍋爐這種基本流程主要適用于小型DES/CCHP能源站。內燃機的高溫煙氣經煙氣/水換熱裝置獲得9095的熱水，內燃機的缸套水等可與上述熱水串聯或并聯進入熱水型吸收式制冷機制冷，也可通過配置的水/水換熱器裝置獲得終端用戶所要求的供熱溫度的熱水。夏季不足冷量由電制冷機補充供應，冬季不足熱量可根據當地條件配置熱泵型電制冷機或燃氣鍋爐或二者皆有的方式供熱。在實際應用中應根據項目的實際條件和冷熱負荷變化情況，結合DES/CCHP（六）或（七）進行技術經濟比較后選擇。分類方式方式內容內容特點特點系統意見圖系統意見圖（9）微燃機+補

13、燃吸收式冷暖機微燃機排出的煙氣經吸收式冷暖機利用余熱制冷后排放大氣由于微燃機設有回熱器、排出煙氣溫度較低，為適應終端用戶冷熱負荷變化的需求宜設補燃裝置補足供熱、制冷。這種流程只適用冷熱負荷較小的建筑物。（10）微燃機+熱水型吸收式制冷機+電制冷機（熱泵）微燃機排出的煙氣經煙氣/水換熱器將煙氣降溫至8595，充分利用煙氣顯熱和潛熱獲得90左右的熱水夏季采用熱水型吸收式制冷機制冷，不足冷量由電制冷機補充；冬季直接應用熱水供熱，不足熱量根據具體條件可采用熱泵系統補充供熱或配置小型常壓燃氣鍋爐補充供熱分布熱電聯供系統的特點 與常規的集中供電方式相比，分布式冷熱電聯供系統具有以下優點：(1)安置在用戶附

14、近，是合理的能源梯級利用方式，它不僅提高了能效，降低電力成本，且滿足了建筑冷熱需求，大大減少電廠電網建設投資，避免遠距離輸配電損失。(2)以天然氣為燃料，大幅降低了CO2、NOX、SO2等溫室氣體排放，有效促進大氣環境改善。(3)南方夏季燃氣處于用氣低谷，而用電處于高峰，采用燃氣分布式冷熱電聯供系統可以緩解夏季用電高峰的壓力，起到削峰平谷的作用。(4)相對獨立，與大電網配合，提高了供電的可靠性，減少了由于電網拉閘限電、電網崩潰和意外災害等引發的供電事故所造成的巨大經濟損失。(5)不受冷熱電負荷大小的相互制約，可以匹配各類規格、大小不一的發電機，克服了冷能和熱能無法遠距離傳輸的困難，滿足各種建筑

15、冷熱電負荷要求。(6)建設周期短，系統安裝簡單，維護便捷，系統集成化程度高，可實現遠程監控和無人值守。綜合以上優點并結合實踐經驗表明，發展冷熱電聯供系統是高效利用天然氣、改善環境、降低成本的最佳方案之一。分布式冷熱電聯供能源系統經濟分析、DES/CCHP經濟性的本源以天然氣為一次能源的DES/CCHP系統發電同時提供取暖、制冷等用途。DES/CCHP“聯供”系統同傳統的“熱電聯產”的重大區別：一是通過各種技術的優化集成，真正實現能源的梯級、循環、高效利用，是循環型的能源經濟。二是“就地直供”，可以大幅度節省電網的建設投資、輸變電損耗和運營費用，削減電網的峰荷從而提高運行效率并節省調峰電廠的建設

16、投資；可以避免多次轉換損失和“高能低用”。規模在1050MW的DES/CCHP單位投資40004500元/kW，略高于聯合循環電站，但電網投資很少，運行時間可達5000h/a以上，且建在負荷中心，冷、熱、電均可就地直供，在優化的集成匹配下總的終端能源利用效益可高達90%，據最新的項目經濟核算，在天然氣價格2.5元/m、直供電價0.80元/kWh、區域供冷價格0.46元/kWh條件下，一個中等規模（10MW）的DES/CCHP的投資回收期不超過10年，項目收益的40%來自供冷和熱水。DES/CCHP還能改善城市大氣環境和平衡電網的峰谷差、前者可通過參與發達國家的“碳稅交易”（CDM）而直接獲得數

17、量可觀的投資補償。后者可根據各地數據計算。、影響DES/CCHP經濟性的因素負荷及時間分布我國南北氣候差異很大，因而供暖和空調需求負荷差別很大。不同功能的建筑物需求負荷以及晝夜分別差別也很大。空調系統氣候是影響分布式能源系統經濟的一個重要因素。表1是暖通行業研究院調研小組2005年對幾大城市公用建筑的空調運營時間的調查結果。表1 四大城市空調評價年運營時間表 h空調平均年運營時間北京上海長沙廣州酒店3845602564506588寫字樓、機關1350108016501921商場2880144024162928注：1）根據建筑標準和使用情況進行的結算（2）采暖和熱水系統在南方，只有冬季有少量的采

18、暖，夏季生活熱水需求量也少。而北方，一年有56個月需要集體供暖，這期間采暖負荷會隨氣溫的變化（030）而變。按城市熱力網設計規范的建筑物采暖熱指標，居民住宅的采暖治標推薦值為5864W/。但隨著建筑節能的深入，維護結構隔熱性能的改善，采暖熱指標將會降低。（3）不同建筑的負荷的時間分布城市住宅、工業、機關的用能時間各不相同。居民住宅用能高峰在八個小時工作時間外，一般集中在晚間的19：0023：00，而機關用能高峰在八小時工作時間之內，商業負荷高峰在下午和晚間，酒店則全天都有負荷；工廠負荷分過程工業（24h）和離散制造業（816h）。以上因素使得DES的實際運行時間隨地域和功能而變化。不論南方或北

19、方，春秋兩季不需供冷或采暖；東北地區供暖時間約56小時，夏季有12個月的供冷負荷；中部地區的冷、暖負荷介乎其間。因此，系統全年能按冷熱電聯供高效運行的時間一般為40006000h/a，比過程工業的8000h/a短，但比做調峰用的聯合循環電站（一般不超過4000h/a）長。年運行時間是影響項目經濟性的一個重要因素，它決定設備的使用年限和折舊率，從而影響投資回收期、因此，不同的地域和建筑物類型，DES/CCHP項目的經濟性會有差別。2.規模化及集成優化目前國內外有上萬個DES，絕大部分是小型的，一次能源發電的功率一般在1MW左右甚至更低，大于10MW的很少。這是因為這些小型的DES多半用于商業建筑

20、、醫院、酒店、商場、機關、學校等一棟建筑物或一個單位；冷熱點需求總量少。其實國外大型DES數目不多，但是容量都很大。以美國1999年數據為例，大型DES平均裝機容量為78MW，數量只占其DES總數的2.8%，但發電容量卻占42.8%。大型DES都是以集中供熱或區域供冷作為基礎的，因其冷、熱負荷總量很大，燃氣輪機容量也很大。大型的DES/CCHP包括酒店、寫字樓、商場和居民住宅，負荷大，運行時間長，冷和電的負荷高峰錯開，區域供冷系統的同時系數小，設備初投資低，設備運行負荷率高，因而經濟性較好、針對地域和建筑物類型的特點，采取相應的集成優化對策，實現優勢互補，可使特定條件下的DES/CCHP項目經

21、濟性有所改進。我國在現有公用建筑能量系統改造中，適宜采用規模為50MW左右甚至規模更大的機組，與大型的區域供冷系統或供暖系統結合，并且與末端系統的創新改進集合起來，會使系統的經濟性大大改善。小型DES/CCHP的優點是單位或建筑物內直供，輸送距離短，沒有銷售和納稅的問題；但機組小，必然導致單位投資高、效率和運行負荷率低，沒有多種用戶互補，因此系統的經濟性顯然不如規模大的項目。但許多地方適宜發展小型的DES/CCHP，特別是電價高、空調和熱水需求量大的商業建筑。DES/CCHP項目配置必須能滿足冷熱負荷變化及能源價格等外部邊界條件的大幅度變化，實現變化工況下的實時優化運行。所以必須把系統的配置和

22、設備選型建立在集成優化設計和柔性設計的基礎上，才能實現能源用戶、投資商、電網、社會四贏的目標。3.氣、電價格及其比價（1）電價和天然氣價格的影響天然氣價格決定DES/CCHP的主要成本，燃料成本占總成本的比重最大。火電類公司運行成本中燃料費用占44%78&。天然氣上漲50%，投資回收期最大增幅達229%。氣價變動會對系統經濟性產生重大影響。電價是決定DES/CCHP收益的一項重要因素。我國現行電價制度是按不同用戶類型來制定價格，不同用戶電價相差近66%，天然氣用于發電、DES/CCHP和民用的價格也不相同。氣與電的比價直接影響到分布式系統的經濟效益。由于很大一部分收益來自于直供電，且冷

23、、熱水的傳統功能方式也來自電，若替代較高價格的工業、商業用電，就有很好的利潤空間。因此與DES/CCHP對比的分供系統電價基準不同，DES/CCHP的經濟性也不同。（2）比價的地域差異我國各地經濟發展程度不同，一次能源（煤、油、天然氣）和電的輸運距離和費用也不同，因而氣和電價格及其價格比各不相同。一般來說，西部靠近天然氣產區氣價相對低廉，但同時煤和水力資源豐富，電價也相對較低；東南沿海能源缺乏而需求巨大，電依靠西部，天然氣靠長途管輸或LNG，所以價格都比西部高、不過，DES/CCHP所需機械設備多產自沿海地區，設備/能源的比價比西部便宜許多，因而更有利于上高效節能的DES/CCHP項目。（3）

24、天然氣和電定價機制各國天然氣價格中，發電用氣價遠低于民用，其價格比日本為1/9，而我國為1/22/3.見表2.表2 國外各類用戶用氣價格表國家居民用氣工業用氣發電用氣日本9.9483.8411.11美國1.640.8690.54意大利470213610.918注：以上含稅價，單位為元/m（人民幣）。聯合循環發電等大型終端用戶通過專用直通管道于干線管網聯接，無需降壓、配需，費用比民用低得多，而且負荷量大穩定，有助于平衡峰谷差。而民用和商業用戶的服務成本很高，且符合系數小、量波動大，應當也能承受較高的價格。（4）冷、熱水價格DES/CCHP能源利用效率高，集成優化和規模效應能發揮時間分布互補等優勢

25、，故生產的冷、熱水成本低。供應的冷、熱水的價格一般只包含維護和用水成本。因節省了用戶自身設施的投資費用，所以用戶獲得了實際利益。4.政府的協調、規劃、政策扶持因素（1）統籌規劃保證規模和集成優化DES/CCHP系統的集成優化涉及氣候條件、能量需求、能源價格以及與電網、天然氣公司、各種用戶之間的關系。把DES/CCHP納入地區規劃是發展DES/CCHP最重要的條件。此外，冷熱電區內供應價格也須受政府部門的監管，需由政府牽頭組織前期項目方案的可行性研究，進一步通過市場機制向前推進。（2）電力直供中國現行的電力法特別是其第25條限制了分布式能源系統的發展。節能法（急計基礎20001268號）積極支持

26、熱電聯產的發展，但都缺乏實施的細則和可操作性。發電在區域內直供是DES/CCHP兩大經濟效益之一，可以說沒有電力直供的法律支持和保障，大型DES就不可能發展起來。（3）稅收優惠按照我國稅法，直供電也須繳納17%的增值稅和33%的所得稅。而DES/CCHP實現資源綜合，符合國家減、免稅的政策，且其節能靠的是利用低品味能量、區內直供和集成優化，如此重稅使投資難以回收；再者居民使用電空調和電（燃氣）熱水器，并不用繳稅，故此項稅收應當免征，或先征后返。（4）天然氣價和供應保障建設分布式能源站和其運行帶來的社會效益遠超過建設調峰電廠；對電網調峰、改善環境、拓展天然氣下游市場方面的貢獻也較大。天然氣公司應

27、協同制訂發展DES/CCHP的規劃，優先保證供氣，并提供與聯合循環電廠相同的價格。在國外，天然氣公司參與DES項目的投資和運營，也值得借鑒。 、總結DES/CCHP的直接經濟效益在于能源的梯級、循環、高效利用以及避免多次轉換、傳輸損失的“就地直供”。但并非任何同時具有冷熱電供應需求的地方都能經濟地建設DES/CCHP系統。冷熱電負荷需求和時間分布以及氣、電價格比是影響DES/CCHP項目經濟性最終要的客觀因素。發揮集成優化和適當規模化的優勢應能改善DES/CCHP的經濟性。而政府在規劃、政策支持、稅收優惠等方面采取強有力的措施，可以大大增加DES/CCHP項目的經濟性，以推動其健康發展。實際運

28、行的DES/CCHP案例一 廣州大學城DES/CCHP項目，2009年10月建成并試運行，2010年暑期開始供冷。該能源站設有2套發電能力為78MW的燃氣蒸汽聯合循環燃氣輪機發電機組，燃氣輪機發電裝置的發電效率為38%，排出的500煙氣至余熱鍋爐產生4.0 MPa 的過熱蒸汽至汽輪機發電裝置；余熱鍋爐排出的煙氣經煙氣/水換熱器降溫后排放，換熱得到的60熱水與汽輪機凝汽器的冷凝潛熱獲得的熱水匯合后供應大學城的生活熱水；廣州大學城的區域供冷系統的總供冷能力為11x104冷噸，由設在能源站內蒸汽吸收式制冷站和三個由能源站直接供應電力的電制冷/蓄冷供冷站組成；該DES/CCHP系統的一次能源利用率可達

29、80%。實際運行的DES/CCHP案例二 上海浦東國際機場燃氣冷熱電聯供能源中心，2000年投入運行，設有1臺4MW的燃氣輪發電裝置+余熱鍋爐（11t/h）+蒸汽吸收式制冷機（1500RT、4臺）+電制冷機（4000RT、4臺+7200RT、2臺）+燃氣鍋爐。夏季燃氣發電裝置的高溫煙氣經余熱鍋爐生產的蒸汽與燃氣鍋爐生產的蒸汽，由吸收式制冷供應機場空調用冷，不足冷量由電制冷機補充，生產電力除供能源站自身使用外還供臨近用電設備應用；冬季生產的蒸汽供應機場使用，不足熱量由燃氣鍋爐補充。該能源站運行多年，經濟社會效益明顯。實際運行的DES/CCHP案例三 北京亦莊經濟開發區華潤協鑫（北京）公司的燃氣蒸汽聯合循環發電站經技改，增設熱水型、蒸汽型吸收式制冷機實現燃氣冷熱電聯供。該發電站設有兩套75MW燃氣蒸汽聯合循環熱電聯