冷熱電聯供系統應用分析宣講人：周曉波目錄Ⅰ冷熱電聯供系統基本原理Ⅳ典型項目案例冷熱電聯供系統發展問題與對策ⅡⅢ冷熱電聯供系統發展現狀冷熱電聯供系統基本原理

冷熱電聯供系統（CombinedCoolingHeatingandPower,CCHP）是指以天然氣為能源，能同時滿足區域建筑物內的冷（熱）、電需求的能源供應系統，通常由發電機組、溴化鋰吸收式冷（熱）水機組和換熱設備組成。冷熱電聯供系統將高品位能源用于發電，發電機組排放的低品位能源（煙氣余熱、熱水余熱）用于供熱或制冷，實現能源的梯級利用，綜合能源利用效率在70%以上。

冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理管道天然氣燃氣輪機發電機變電站余熱型溴化鋰機組供電負荷制冷負荷供熱負荷熱水負荷典型組合模式1冷熱電聯供系統基本原理典型組合模式2管道天然氣燃氣輪機發電機變電站余熱鍋爐供電負荷制冷負荷供熱負荷熱水負荷蒸汽型溴冷機發電機蒸汽輪機冷熱電聯供系統基本原理高溫段1000℃以上電能驅動熱泵驅動吸收式制冷機排放除濕供熱生活熱水中溫段100℃～500℃低溫段100℃以下排放綜合能源利用效率>70%溫度對口，梯級利用冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理概括起來，冷熱電聯供系統具備如下優點：

（1)節能：將發電過程中產生的廢熱用于供熱或制冷，充分利用了一次能源

（2）環保：采用天然氣為能源，燃燒排放物對環境無污染

（3）安全：區域建筑物供電不受電網限制，確保了用戶的供電安全

（4）平衡能源消費：減少了建筑物對城市電網的電力消耗，并增加了燃氣消費，對緩解電力緊張、平衡能源消費具有積極作用冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理注：以燃煤電廠為基數(100％)。燃煤電廠采用高效脫硫和除塵設施。冷熱電聯供系統以天然氣作為燃料，采用低NOx燃燒技術。資料來源自2004年冷熱電系統國際年討會。燃煤電廠與燃氣冷熱電聯供系統排放比較%冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理冷熱電聯供系統基本原理核心裝置包括燃氣內燃機/微型燃氣輪機，余熱鍋爐，吸收式空調機組，集成控制及并網控制等。包含：發電技術制冷、供熱技術配電技術并網上網技術建筑節能技術燃氣供應、給排水運營與系統控制等冷熱電聯供系統基本原理作為能源集成系統（IntegratedEnergySystems）,冷熱電聯供系統按照功能可分為三個子系統：動力系統（發電）、供熱系統（供暖、熱水、通風等）和制冷系統（制冷、除濕等）。動力系統處于冷熱電聯供系統的頂端，通常根據動力系統確定冷熱電聯供系統所采用的技術。該技術的采用取決于許多因素，包括：電負荷大小、負荷的變化情況、空間的要求、冷熱需求的種類及數量、對排放的要求、采用的燃料、經濟行和并網情況。冷熱電聯供系統基本原理①動力系統幾種常見的動力系統如下表：內燃機燃氣輪機微燃機容量（kW）20~50001000~50000030~350發電效率（%）22~4022~3618~27綜合效率（%）70~9050~7050~70燃料氣體燃料、油氣體燃料、油氣體燃料、油啟動時間10s6min~1hr60s燃料供應壓力低壓中高壓中壓噪音高(中)中中Nox含量（ppm）較高低低冷熱電聯供系統基本原理

目前冷熱電聯供系統的動力系統主要使用燃氣輪機和內燃機。對于以內燃機作為發動機的冷熱電聯供系統。其廢熱利用來自兩個部分：一部分來自高溫煙氣，溫度為500~600℃，可直接排入余熱鍋爐用來產生蒸汽；另一部分來自內燃機缸套冷卻水，溫度為85~95℃，以及潤滑油的冷卻水，溫度為50~60℃，可直接用來進行熱交換，產生熱水。相比內燃機，微小型燃氣輪機具有效率高，余熱品位高等優點，代表著21世紀先進動力設備的高端技術，也是冷熱電聯供系統的發展重點，以Capstone微型燃氣輪機為代表，美國是最早實施發展微小型燃氣輪機冷熱電聯供系統的國家之一。冷熱電聯供系統基本原理

內燃機發電機組

內燃機發電機組成百上千個運動部件

微型燃氣輪機渦輪機僅此一個運動部件永磁鐵透平葉輪壓縮機葉輪冷熱電聯供系統基本原理②供熱系統冷熱電系統中供熱系統提供的熱量主要或全部來自動力系統的高溫排氣，通常使用余熱鍋爐或熱交換器回收動力系統排氣中的熱量；也可以使用吸收式機組中的熱交換設備回收熱量，此時吸收式設備起換熱器的作用。常規的冷熱電系統是將回收的熱量直接提供給用戶，這種方式系統比較簡單，設備投資小。如果附近有合適的低溫熱源，比如說河流、湖泊、中水等，可以考慮讓動力系統高溫排氣或者來自余熱鍋爐的蒸汽充當高溫熱源驅動吸收式熱泵，從環境中獲取一部分熱量供給用戶。冷熱電聯供系統基本原理

換熱器冷熱電聯供系統基本原理③制冷系統

冷熱電聯供系統中制冷系統分為壓縮式和吸收式兩種：壓縮式消耗電力或由動力系統直接動力，經軸傳遞給壓縮機制冷；吸收式耗費低品位熱能達到制冷的目的，動力系統余熱被回收，然后用于驅動吸收式制冷系統對外供冷。壓縮式制冷通過機械能的分配，可以調節電量和冷量的比例；吸收式制冷根據熱量和冷量的需求進行調節和優化。最常見的吸收式制冷系統為溴化鋰制冷和氨制冷。

煙氣型溴化鋰制冷機組

熱水型溴化鋰制冷機組冷熱電聯供系統發展現狀上海市

“十一五”末，上海市燃氣電廠（含冷熱電聯供系統）裝機容量為2600MW，占總裝機的12.9%；“十二五”前期規劃裝機7380MW，占總裝機的28.9%。至2012年底，上海建成樓宇型冷熱電聯供系統占26個，總裝機約30MW，在建和開展前期工作的樓宇冷熱電聯供項目30多個，總裝機超過50MW。目前在項目規模和數量上走在了全國前列。

蘇州市“十一五”末（2012年）江蘇省燃氣電廠（含冷熱電聯供系統）裝機為3680MW，占總裝機的5.7%，到2015年規劃總裝機為15000MW（其中冷熱電聯供系統項目為1000MW）,占總裝機的13.6%。蘇州市目前已投運4臺9F機組，共1560MW；6臺9E機組，共1080MW；在建2臺9E機組，共360MW；還有一批9F和9E機組也進入了核準備階段。樓宇式冷熱電聯供起步良好，目前有近10個項目取得同意開展前期工作的批復，其中蘇州火車站綜合樓項目即將核準，蘇州市計劃在”十二五“期間建設20座以上冷熱電聯供系統。冷熱電聯供系統發展現狀杭州市“十一五”末（2010年）浙江省燃氣電力廠裝機為3990MW，占總裝機的7.0%。2011年6月，浙江省還啟動了天然氣熱電聯產項目搶建行動計劃，確定搶建一批共計14個、裝機總容量達7930MW的天然氣熱電聯產項目，到2015年燃氣發電（含冷熱電聯供系統）裝機規劃值為13000MW，占總裝機的14.8%。目前，杭州市正按照浙江省搶建計劃，大力推進冷熱電聯供系統發展。冷熱電聯供系統發展現狀其他地區2012年底，廣東省燃氣電廠（含冷熱電聯供項目）裝機為11234MW，占總裝機的14.3%；到2015年燃氣發電裝機規劃值為15000MW，占總裝機的14.56%。北京建成的燃氣電廠有7個，裝機容量為2000MW，占總裝機的30%；“十二五”期間規劃裝機8000MW，占總裝機的72%。湖北省燃氣裝機容量為約360MW，占總裝機的1.42%冷熱電聯供系統發展現狀燃料供給2012年3月，《天然氣發展“十二五”規劃》“十二五”期間年均新增天然氣消費量超過100億立方米，2015年我國天然氣消費量為2300億立方米左右，供應能力將超過2600億立方米（包括非常規天然氣和進口天然氣）；到2015年天然氣占一次能源消費總量的比重達到7.5％。燃料保障綜合考慮天然氣利用的社會效益、環境效益和經濟效益以及不同用戶的用氣特點等各方面因素，天然氣用戶分為優先類、允許類、限制類和禁止類。冷熱電聯供項目（綜合能源利用效率70%以上，包括與可再生能源的綜合利用）屬于優先類。2012年12月，《天然氣利用政策》-國發改委員第15號令

發布華電集團泰州醫藥城、中海油天津研發產業基地、北京燃氣中國石油科技創新基地、華電集團武漢創意天地項目4個示范項目；中央財政將對首批示范項目給予適當支持。

示范項目（一）國家政策建于用戶內部場所的冷熱電聯供項目，發電量可以全部上網、全部自用或自發自用剩余電量上網，由用戶自行選擇，用戶不足電量由電網提供。上、下網電量分開結算，電價執行國家相關政策。公司免費提供關口計量表和發電量計量用電能表；公司地市或縣級客戶服務中心為冷熱電聯供項目業主提供接入申請受理服務，協助項目業主填寫接入申請表，接收相關支持性文件。

2013年2月，《關于印發分布式電源并網相關意見和規范的通知》-國家電網辦[2013]333號

電網企業負責分布式發電外部接網設施以及由接入引起公共電網改造部分的投資建設，并為分布式發電接入電網服務，與項目單位簽訂并網協議和購售電合同；國務院能源主管部門派出機構負責建立分布式發電監管和并網爭議解決機制，切實保障各方權益；分布式發電采用雙向計量電量結算或凈電量結算的方式。電網企業應保證分布式發電多余電量的優先上網和全額收購。

2013年7月，《分布式發電管理暫行辦法》-發改能源[2013]1381號并網政策發電管理（二）上海政策更換傳統燃煤設備到2015年底，對本市劃定的“無燃煤區”、“基本無燃煤區”范圍內的1300余臺（約4000蒸噸）燃煤（重油）鍋爐實施清潔能源替代；對2011年1月1日-2015年12月31日燃煤（重油）鍋爐實施清潔能源替代的，市、區縣兩級財政對項目建設單位給予一次性資金補貼。其中，燃煤鍋爐按照三檔進行差別化補貼，最高可達30萬元/蒸噸；燃重油鍋爐的補貼標準為10萬元/蒸噸。專項系統資金扶持對冷熱電聯供項目按照1000元/千瓦給予設備投資補貼，對年平均能源綜合利用效率達到70%及以上且年利用小時在2000小時及以上的冷熱電聯供項目再給予2000元/千瓦的補貼。每個項目享受的補貼金額最高不超過5000萬元。燃氣價格優惠

冷熱電聯供系統原動機用氣：工業冷熱電聯供系統，0-80000立方米／月（含）以內為2.83元／立方米；80000立方米／月以上2.73元／立方米蘇州市、杭州市雖然暫時未出臺專項扶持辦法，但均采取了相應措施支持冷熱電聯供系統發展：①保障天然氣的供應，形成多氣源保障，2012年度蘇州全市用氣達45億立方。②禁煤保氣，在工業園區嚴格實施小鍋爐淘汰和禁入，并制定了氣熱價格聯動政策。③政府投資項目強力實施，如蘇州火車站綜合樓天然氣冷熱電聯供項目年內將開工建設，并在醫院重點推進。（三）其他地區政策2010年：1090億立方米；未來10年我國燃氣供給量可望年均增長14%；2015年和2020年將分別達到2600億立方米和4000億立方米，相當于3.45億噸標準煤和5.3億噸標準煤，分別占一次能源的7.5%和11%。冷熱電聯供系統發展現狀

從各省情況來看，考慮到天然氣冷熱電聯供項目具有效率更高，機組容量更小，單位造價較高，因而營運成本也較高等特點，扶持天然氣冷熱電聯供項目的政策主要是優惠氣價和電價。而供熱價，需要考慮用戶的承受能力，主要是市場調節。上網電價定價原則按照經營期電價法來確定，根據成本核算和合理利潤，保證投資方應有8%的投資回報率。同時按照成本彌補原則，在批復項目上網電價時考慮氣價上漲帶來的影響，明確建立上下游價格聯動機制。項目操作流程冷熱電聯供系統發展現狀冷熱電聯供系統投資包括設備成本、工程成本、場地成本及燃氣電力等配套設施成本；成本分析冷熱電聯供系統發展現狀冷熱電聯供項目投資分析項目類型：改造類項目和新建項目1、項目直接成本的構成：設備采購成本設備成本相對固定，并受到系統界面將嚴重影響工程建設成本工程建設成本的彈性比較大，可以比設備小也可比設備大很多，深受設計理念、建設理念的影響，尤其是新建項目。2、新建項目的特殊性是考慮總投資還是考慮增加的投資，兩者相差很大。冷熱電聯供系統發展現狀系統運行費用節約

①按照以往項目的經驗，在冷熱電聯供系統合理配置，運行時間足夠的情況下，每年可以為用戶節省大量的運行費用。

②根據用戶負荷和系統運行情況，樓宇型冷熱電聯供項目一般投資回收期為6-8年；區域型冷熱電聯供項目一般投資回收期為3-5年。收益=發電收益＋供熱（冷）收益－天然氣消耗費用－運行維護費用氣價、電價決定了冷熱電聯供項目的基本經濟效益走向；由于各地的氣價差別較大，因此一個完全一樣的項目就可以有不一樣的結果；由此可以肯定項目的評價有研究的必要。系統設計邊界條件1、氣電比

一般要求電價是氣價的0.3倍以上，才具有良好的經濟性。2、投資回收

系統初步設計方案時要求其成本回收期在8年年以內才具有可操作性。系統方案設計要點1、負荷（電、熱、冷、蒸汽、熱水等）2、配電和電價（峰平谷）3、運行維護成本4、燃料成本及消耗量，燃料供應保障5、系統用房用地和環境（振動噪聲排放）6、設備特性發電效率及綜合效率（一次能源利用率）技術與經濟相結合，確定系統成型1、容量（“以基本電負荷定容量、熱電平衡”或“以基本電負荷定容量、熱電平衡”）2、類型3、數量4、系統運行時間5、運行邏輯冷熱電聯供技術應用的根本目的是減少CO2排放如果項目項目評價中能加入減排的收益，將使評價趨于合理、公正；減排的收益具有持續性；減排評價具有可操作性；建立減排基金，進入碳交易市場。項目簡介成都華潤萬象城二期，項目總建筑面積約38.74萬平米，由大型商業、星級酒店、高端寫字樓、SOHO居住辦公建筑、住宅及其他配套建筑等業態構成。萬象城二期屬于重點用電區域，用電量較高。同時萬象城二期也有夏季冷/冬季熱空調的需求。其周邊已敷設燃氣管道，市政基礎設施完善。當地平均電價為1.5元/kWh，氣價為2.86元/Nm3.商場典型負荷分析商場典型負荷分析商場典型負荷分析負荷分析在商場營業期間，電負荷高于12000kW，而在其他時間段，電負荷較小；另外，在夏季空調季節，空調冷負荷波動較大，但在商場營業時間均在9000kW以上，而在冬季商場熱負荷則較低，熱負荷約為2000kW-10000kW。·1、設計原則“滿足商場基本電負荷，熱電平衡”為設計原則，設計總發電容量為6000kW，余熱制冷量/余熱供熱量為5409/5088kW2、容量配置由3臺內燃機發電機組（3X2000kW）、3臺煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷溫水機組，以及輔助設施。3、經濟分析

系統全年運行3600h，其中制冷2700h，供熱900h。系統總投資約7620萬元，每年經濟效益為1326.24萬元，回收期為5.8年，每年節省標煤量為4680噸。

國內天然氣冷熱電聯供項目分析區域分布：主要分布在上海、北京等經濟發達及氣源有保障的地區；原動機類型：從項目數量看，以內燃機和微燃機為主；發展趨勢：近兩來項目呈現快速增長趨勢。區域分布圖原動機類型圖歷年趨勢圖1213冷熱電聯供項目地區分布冷熱電聯供項目分析項目主要集中在經濟發達的華東地區（上海、杭州、南京和昆山），華北（北京、天津）和華南地區（深圳、香港）以及靠近管道燃氣的地區。從項目類型上看，多為樓宇型項目，以學校、辦公樓與醫院為主；而區域型項目有2個。工業領域項目未來趨多。ExistingCHPCapacity:85GW

美國冷熱電聯供系統應用統計情況1、上海市第一人民醫院松江分院（醫院）初始投資：500萬元平均綜合能源利用效率:82%節約能源費用:90萬元/年節省標煤：283.02噸/年減少CO2排放量：633.35噸/年項目關鍵詞：醫院微燃機熱電聯供建成時間：2010年項目規模：建筑面積10萬m2，床位數700個系統容量：電力195kW/生活熱水6t/h運行方式：并網不上網/孤網雙模式

冷熱電項目典型案例2、深圳燃氣集團總部辦公大樓（辦公）冷熱電聯供項目典型案例項目關鍵詞：辦公樓微燃機三聯供建成時間：2012年項目規模：建筑面積6.3萬m2系統容量：電力863kW/制冷量1163kW/制熱量897kW/生活熱水150kW

運行方式：并網不上網/孤網雙模式運行時間：2520h

節省標煤：680噸/年減少CO2排放量：1350噸/年深圳燃氣集團總部大樓冷熱電聯供系統流程圖3、南方電網佛山供電局（863示范項目）中國南方電網有限責任公司在廣東省佛山市供電局季華路變電站大院建立一個具有代表性的高效天然氣冷、電聯供示范系統。該系統是國家863計劃開展冷熱電聯供系統研究的示范工程。院內包括已經建成的送電大廈、試驗研究所和禪城區供電局新大樓，聯供系統為上述三座辦公樓提供電力及空調制冷供暖。冷熱電聯供項目典型案例南方電網佛山供電局冷熱電聯供系統流程圖4、上海世博B片區央企總部能源中心（能源中心）冷熱電聯供項目典型案例項目關鍵詞：能源中心區域型三聯供建成時間：2014年項目規模：建筑面積59.73萬m2系統容量：電力8564kW/制冷量7800kW/制熱量6800kW

運行方式：并網不上網/孤網雙模式平均綜合能源利用效率:86%節省標煤：4107噸/年減少CO2排放量：10542噸/年上海世博B片區央企總部能源中心系統圖5、浙江嘉興華隆廣場星級酒店（酒店）冷熱電聯供項目典型案例項目關鍵詞：酒店內燃機三聯供建成時間：2013年項目規模：建筑面積2.7萬m2系統容量：發電量600kW/制冷量3425kW/制熱量2107kW/制熱水量1000kW

運行方式：并網不上網平均綜合能源利用效率:78.1%節約能源費用：245.5萬元節省標煤：859.1噸/年減少CO2排放量：1449.9噸/年華隆廣場冷熱電聯供源系統圖6、昆山福伊特紙業工廠（工業）冷熱電聯供項目典型案例項目關鍵詞：內燃機工廠三聯供建成時間：2013年系統容量：電力600kW/制冷量1725kW/制熱量217kW運行時間：5600h

運行方式：并網不上網平均綜合能源利用效率:80%節約能源費用：118.3萬元節省標煤：475.5噸/年減少CO2排放量：1214.9噸/年

福伊特造紙織物（中國）分布式能源項目已于2012年10月順利調試完成，該項目是國內首例工業領域內燃機天然氣冷熱電三聯供項目。系統設計總發電容量為1.2MW，其中一期發電量為600kW、制冷量為1725kW、制熱量（導熱油）為217kW，年平均能源利用率可達80%左右。項目投產后可年節約能源費用120萬元，節約標煤475.5噸，減排CO2量1214.87

噸，經濟與環境效益顯著。項目建設地是世界500強福伊特（VOITH）在中國設定的唯一一家紙機織物生產基地。因生產擴建與用能安全考慮，在新建廠區內建設分布式能源中心。一期供能系統由1臺德國曼海姆（MWM）TCG2016V12C燃氣內燃機組、1套工藝用導熱油加熱裝置、1臺熱水補燃型溴化鋰吸收式制冷機組、一套CCHP智能控制系統等部件組成。系統設計以“并網不上網”的方式運行，與市政電網一起滿足廠內的用電需求。昆山福伊特紙業工廠冷熱電聯供系統圖7、華潤電力上海萬象城（商業綜合體）冷熱電聯供項目典型案例項目關鍵詞：內燃機商業綜合體三聯供建成時間：2015年項目規模：建筑面積52.77萬m2系統容量：電力2400kW

運行方式：并網不上網/孤網雙模式平均綜合能源利用效率:85%節省標煤：1765噸/年減少CO2排放量：4714噸/年上海萬象城冷熱電聯供系統圖該項目于2010年11月完成系統調試和設備性能考核試驗。建筑面積：49648㎡該冷熱電聯供系統供能能力約占建筑最大設計負荷的10%系統組成：C200微燃機、2臺煙氣溴化鋰空調供能能力：電力：190kW

制冷：282kW

制熱：358kW系統特點：夏季和冬季為建筑提供基本的冷熱電負荷，由市電和螺桿機組、鍋爐作補充。過渡季節該系統的制冷或者采暖基本能夠滿足建筑的用8、上海申能服務有限公司（辦公）冷熱電聯供發展問題、分析與對策政策問題配套政策有待完善缺乏標準體系支撐×電網公司視為輔業，積極性不高×冷熱電聯供發電市場份額影響電網公司業績×冷熱電聯供系統發展處于起步階段，項目自身經濟性較差，配套的財稅、金融和價格等方面支持力度不夠，政策可操作性較差×冷熱電聯供系統具有的節能、環保、減少用地等社會效益和環境效益難以以經濟收益形式反映出來×對冷熱電聯供系統發展標準缺位，使得一些項目忽視了合理選擇規模，導致運行負荷不匹配，經濟性大打折扣；×缺乏系統規劃、建設標準，系統設計、施工、驗收及運行管理均沒有規章可循問題對策國家要求電網公司積極支持行業發展；電網公司積極參與冷熱電聯供系統項目投資，發展此板塊業務國家高度重視節能減排、能源結構調整等問題，加大支持力度，出臺實施細則國內CDM啟動上線，助力節能環保行業發展冷熱電聯供系統專業委員會、中國城市燃氣協會、國家能源局協作制定可實施的行業標準體系冷熱電聯供系統行業領軍企業積極參與，為行業標準做貢獻電網機制不適應1）政策問題系統構成單元現階段發展中備注動力設備發電汽輪機、燃氣輪機、內燃機、微燃機微小型燃氣輪機熱力循環成本有待降低