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分布式能源冷热电三联供系统应用 　　摘要：用户多样的能量需求和“十二五”规划对能源高效利用的要求，给未来分布式冷热电多联供系统的发展提供了机遇。分布式冷热电多联供系统由于利用能量梯级原理，将传统发电机组发电后排出的烟气余热，经吸收式机组循环再利用，产出多种品位形式能量以满足用户多种负荷要求，因此与传统分供方式相比，能显著提高单位燃料的能源利用率和污染物排放量。世界各地投入运行的联合供能系统显示出了其在节能减排、提高一次能源利用率等方面突出作用。 关键词：分布式供能系统；冷热电多联供系统；冷热能分阶段平衡 中图分类号： R454.5 文献标识码： A 一、引言 用户热、电、冷多种能量需求可通过分布式联合供能系统、区域供能系统、传统分供系统进行供给。分布式联合供能系统将点状分布于用户端的小规模发电机组发电产出的废热循环再利用，以供应用户热（冷）能的新式能源综合利用系统。区域供能系统与联合供能系统的区别是区域供能系统不包含联供机组进行发电余热的循环利用，并且单供机组集中于一个固定厂区。而传统电冷热分供系统中冷（热）负荷由电制冷机组承担，供冷（热）所耗电量与居民用电负荷均通过公共电网满足。 二、分布式能源冷热电三联供系统基础理论概述 电能不能大量储存的特点决定了其必须实时平衡，而供热建筑的热惰性使得环境温度变化对供热系统调度的影响存在滞后性，因而冷、热负荷只需保证阶段内总供需平衡，不同程度的平衡需求给分布式冷热电多联供系统运行调度带来了新的挑战。以燃料费用与一次能源能效率为指标，衡量不同运行方式经济性与对节能环保的贡献；比较并网、孤岛等运行方式下，某区域同一运行周期内联供系统运行的燃料费用与一次能源利用率；加入环境成本与协调调度成本，考虑分布式多联供系统并网下的多目标优化调度，强调环境效益的影响；以电负荷实时供需平衡、阶段内系统多联供、单供机组供冷（热）量之和不超小于热（冷）负荷为约束进行优化运行，没有考虑多余供热量排入环境造成的高温污染的影响。这些研究均未体现热、电、冷负荷不同的供需平衡要求。 冷热电联产（CCHP）是应用能量梯级利用原理，将制冷、供热（采暖和供热水）及发电过程一体化的多联产总能系统。分布式多联供系统为安装在用户端、使用清洁能源和可再生能源的CCHP。 目前，应用最广泛的分布式多联供机组为燃气轮机联合循环多联供机组，其一次能源利用率可达70%~90%。气体燃料在燃气轮机的燃烧室中充分燃烧产生高温高压气（含能Qall，MJ）带动轮轴发电（发电效率ηP），排出的烟气余热QY经吸收式冷温水机组输出制冷负荷（制冷效率ηC）或供热负荷（供热效率ηH），剩余低温气经余热锅炉供应供暖热水（供生活热水效率ηW）。 忽略能量梯级利用过程中消耗，可得Qall=QP+QY=QP+QC/H+QW+ΔQ。 （1）式中ΔQ为排入环境的废热。 由上式可知，CCHP供应的冷、热、电能由最初燃烧室中燃料燃烧产生的高温高压气（含能Qall）经不同机组转换而来，转换过程可简化为QP=ηPQall，QC=ηCQall，QH=ηHQall，QW=ηWQall。 （2）发电效率ηP、制冷效率ηC、供热效率ηH、供生活热水效率ηW与CCHP机组性能相关。 具体效率值的主要影响因素有环境温度、空气绝对湿度、海拔、空气进口压力损失等，通过燃气轮机和吸收式设备厂家所公布的产品手册或专业模拟软件计算结果进行曲线拟合来近似逼近等方式获取。 三、分布式多联供系统优化运行运行策略 传统的供能方式在电能供应上直接从所属配网单向买电；在热（冷）平衡上，通过电压缩空调压缩空气制冷、供热，消耗的电能同样从配电网购买。分布式多联供系统包含可同时供应多种能量的多联供机组CCHP和供应单种能量的单供机组，如燃气锅炉、电压缩制冷机等。 多联供机组一次能耗率普遍高于单供机组，通常作为联供系统的主力机组优先运行；但多联供机组同时供应电、冷（热）量，不能解决分布式多联供系统供电、冷（热）不同的平衡要求。单供机组灵活性高，可针对不同平衡要求制定调度计划，作为多联供机组良好的补充.多联供和单一供能机组需协调运行，以满足频繁变化的冷、热电负荷需求。 为保证电量实时平衡的要求，分布式多联供系统采取向当地电网实时买卖电的双向上网策略，让大电网消纳分布式供能系统供电量与用户电负荷需求差值波动的影响，实现分布式多联供系统实时电能供需平衡。 四、算例仿真及结果分析 1、算例及参数 以某地方的医院负荷基本参数进行分析，其中热负荷包括采暖负荷、热水负荷和制冷负荷。其中能耗成本(单位为 USD/h)的函数表达式为 CO2、SO2及 NOx(NO2)等各种污染气体的函数表达式见上式