1、燃气冷热电三联供技术及应用燃气冷热电三联供技术及应用北京市煤气热力工程设计院有限公司北京市煤气热力工程设计院有限公司汇报内容汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程一、北京市天然气用气量发展概述一、北京市天然气用气量发展概述 1、1997年-2007年北京市天然气用气量 1997年2007年十年期间，北京市的天然气用量年均增长约4亿立方米，年均增长率达到37以上。一、北京市天然气用气量发展概述一、北京市天然气用气量发展概述 2、北京市规划天然气用气量 规划至2020
2、年，北京市年用气量将达到180亿立方米。至2025年，北京市年天然气用气量将达到200亿立方米。充足的气源为发展三联供系统提供了良好的气源保障。一、北京市天然气用气量发展概述一、北京市天然气用气量发展概述 3、北京市2008年用气量2008年北京市天然气用气量示意图 2008年北京市全年天然气用量达到54亿立方米。冬、夏季高峰日用气量之比接近10：1，用气结构不尽合理。万立方米月份一、北京市天然气用气量发展概述一、北京市天然气用气量发展概述 巨大的冬夏季供气峰谷差造成管线资源的极大浪费，也对天然气管网安全运行构成极大威胁。2008年冬季用气高峰日用气量曲线2008年夏季用气高峰日用气量曲线调整
3、天然气用气结构已成为保障天然气管网安全稳定供气的关键。2008年冬、夏季高峰日天然气用气量示意图汇报内容汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程二、分布式能源与冷热电三联供二、分布式能源与冷热电三联供1、冷热电三联供技术 楼宇式天然气冷热电三联供技术是一项先进的供能技术，它首先利用天然气燃烧做功产生高品位电能，再将发电设备排放的低品位热能充分用于供热和制冷，实现了能量梯级利用，因而是一种高效的城市能源利用系统，是城市中公共建筑冷热电供应的一种新途径。30%发电52%
4、余热利用18%废热排放100%天然气能源效率：燃气冷热电燃气锅炉能源效率：燃气冷热电燃气锅炉燃气锅炉效率：燃气锅炉效率：90%90%为低品位能源（热能）为低品位能源（热能）燃气冷热电联供系统效率：燃气冷热电联供系统效率：30%30%40%40%高品高品位能源（电能位能源（电能)+)+50%50%低品位能源（热能）低品位能源（热能）能量的做功能力：电能能量的做功能力：电能=4 45 5倍热能倍热能3、三联供系统基本原理-能源的梯级利用二、分布式能源与冷热电三联供二、分布式能源与冷热电三联供高温段1000以上电能驱动热泵驱动吸收式制冷机排放除湿供热生活热水中温段100500低温段100以下排放 2
5、、分布式能源与冷热电三联供技术二、分布式能源与冷热电三联供二、分布式能源与冷热电三联供燃气冷热电三联供系统属于分布式能源。分布式能源是相对于传统的集中式供电方式而言的，是指将发电系统以小规模、小容量(数千瓦至15MW)、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出电、热和冷能的系统。国内三联供发展历程国内三联供发展历程1997年，上海建成2-3个示范项目；1999年，北京市开始着手进行燃气冷热电三联供系统的调研和工程试点工作；2002年，北京市科学技术委员会课题立项楼宇型天然气冷热电联供系统应用研究与示范；2004年，上海市发改委等五委、局颁布关于本市鼓励发展燃气空调和分布式供能系统的意见
6、；2005年，上海市建设和交通委员会颁布分布式供能系统工程技术规程（试行版）；2006年，建设部行业标准启动燃气冷热电联供工程技术规程；2007年，国家发改委出台天然气利用政策鼓励燃气冷热电联供应用；2008年，上海市建设和交通委员会修订分布式供能系统工程技术规程及相关鼓励政策2009年，国家能源局新能源规划鼓励燃气冷热电联供应用冷热电三联供技术研究冷热电三联供技术研究北京市科学技术委员会2002年课题：楼宇型天然气冷热电联供系统应用研究与示范 调研国内外燃气冷热电三联供系统的发展现状及配套政策；针对北京市能源结构特点分析研究燃气冷热电三联供系统在北京推广应用的可行性；分析不同形式燃气冷热电三
7、联供系统的特点、应用范围及冷、热、电负荷的优化配置；通过示范工程总结冷热电三联供系统运行管理经验；提出推广应用楼宇型冷热电三联供系统的政策建议。课题主要研究内容与思路燃气冷热电联供工程技术规程燃气冷热电联供工程技术规程建设部行业标准 燃气冷热电联供工程技术规程2006年完成标准初稿；2007年标准编制组全体会议讨论修改；2008年向全国相关单位及专家征求意见；2009年完成送审稿；2009年下半年审查会；报批；标准编制进度计划燃气冷热电联供工程技术规程燃气冷热电联供工程技术规程适用条件：发电机总容量小于或等于15MW；适用阶段：工程设计、施工、验收和运行管理；供电系统运行方式：推荐与市电并网运
8、行；设计原则：电能自发自用、热（冷）电平衡；标准要点能效指标节能指标：年平均能源综合利用率应大于70%联供系统配置指标：余热利用率应大于60%100燃料低位发热值燃料总消耗量年发电量年供冷量年供热量年平均余热利用率=年平均能源综合利用效率=100%年预热供热量年预热供冷量排烟温度降至120可利用热量+冷却水温度降至85可利用热量独立站房或露天布置：燃气管道最高入室压力2.5MPa；建筑物地下一层、首层或屋顶布置：燃气管道最高入室压力1.6MPa；发电机布置在建筑物地下一层或首层：单台容量3MW；发电机布置在建筑物屋顶：单台容量2MW；防爆泄压口：主机间、燃气增压机间、计量间；事故通风口：主机间
9、、燃气增压机间、计量间；燃气冷热电联供工程技术规程燃气冷热电联供工程技术规程站址条件应设置自动同期装置；电压偏差小于5%；频率偏差小于0.2Hz；并网线路应在用户侧适当位置设置明显断开点；必须采取“逆功率保护措施”，保证联供系统只受电，不向公共电网输送电能。燃气冷热电联供工程技术规程燃气冷热电联供工程技术规程发电机并网措施汇报内容汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程燃烧室压气机涡轮发电机空气余热回收装置余热烟气排气电力负荷热水负荷采暖负荷制冷负荷天然气 补燃天然
10、气燃气轮机三、三联供常用设备及系统形式三、三联供常用设备及系统形式冷热电三联供系统典型示意图发电机余热回收装置排气电力负荷 补燃天然气缸套水内燃机冷热电三联供系统典型示意图三、三联供常用设备及系统形式三、三联供常用设备及系统形式燃气内燃机空气天然气余热烟气热水负荷采暖负荷制冷负荷三联供系统常用设备发电设备燃气轮机燃气内燃机燃气微燃机三、三联供常用设备及系统形式三、三联供常用设备及系统形式余热利用设备余热锅炉三、三联供常用设备及系统形式三、三联供常用设备及系统形式余热直燃机三联供系统常用设备三、三联供常用设备及系统形式三、三联供常用设备及系统形式小型燃气轮机内燃机微燃机容量范围（kW）50025
11、00021000028300发电效率（%）203825451232余热回收形态400650烟气400600烟气；80110缸套水；4065润滑油冷却水250650烟气所需燃气压力（MPa）1.02.20.20.40.8NOx排放水平（ppm）（含氧量15%）65300（无控制时）825（低氮燃烧）250500（无控制时）825各类发电装置特点三、三联供常用设备及系统形式三、三联供常用设备及系统形式系统运行模式一年之中在有冷热负荷的冬夏季运行有常年热负荷（如生活热水负荷）的用户全年运行一日之中在电力价格较高的时段运行当发电机与市电并网运行时，发电机组连续、满负荷运行，经济性好当发电机独立运行时，
12、发电机满足尖峰负荷需求，负荷率低、效率低三联供系统电力并网技术成熟，通过成套设备自动实现三、三联供常用设备及系统形式三、三联供常用设备及系统形式机房设置靠近供电区域的主配电室泄爆、防火、通风、建筑间距等同燃气锅炉房燃气轮机机壳内自带CO2灭火装置备用发电机停电时启动，设置不间断交流电源满足辅机设备用电汇报内容汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程四、三联供系统优势及适用项目特点四、三联供系统优势及适用项目特点清洁环保，减少排放 CO2、SO2能源梯级利用，综合能源
13、利用率高与大型电网互相支撑，供能安全性高 对燃气和电力有双重削峰填谷作用 节约城市用地，节省建设投资 投资回报率高 1、三联供系统优势电价相对较高的公共用户有冷、热负荷需求或有常年热水负荷需求的公共建筑对电源供应要求较高的用户电力接入困难的用户需要备用发电机的用户四、三联供系统优势及适用项目特点四、三联供系统优势及适用项目特点2、三联供系统适用项目特点在目前政策、价格条件下，宾馆、综合商业及办公、机场、交通枢纽、娱乐中心、产业园区等用户适于采用三联供系统。能源利用率 80%增加占地-10%30%增量投资回收年限 510年发电成本 0.40.5元/kWh并网与独立运行 均可四、三联供系统优势及适
14、用项目特点四、三联供系统优势及适用项目特点3、三联供系统的经验性指标四、三联供系统优势及适用项目特点四、三联供系统优势及适用项目特点天然气生产能源产品价值对比天然气生产能源产品价值（元/m3）3.205.80热量32MJ/m3供热29MJ/m3供热16MJ/m3供电2.7kwh/m3供冷20MJ/m3供电2.7kwh/m3商业高峰电1.18元/度商业平均电0.82元/度冷40元/m2、热30元/m2四、三联供系统优势及适用项目特点四、三联供系统优势及适用项目特点年单位平均耗气量（Nm3/m2）发电机组耗气量总耗气量汇报内容汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三
15、联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常规流程五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍序号项目名称发电机组形式发电机组装机项目阶段1燃气集团指挥调度中心内燃机725kW+480kW2004年9月运行2次渠城市接收站微燃机80kW2003年9月运行3中关村软件园燃气轮机1200kW在建4中关村国际商城燃气轮机24300kW在建5文津国际大厦内燃机21160kW2009年6月运行6北京会议中心9#楼内燃机2525kW2008年5月运行7京丰宾馆内燃机900kW2008年12月运行8蟹岛绿色生态园内燃机2600kW+21200kW在建9清华大学超低能示
16、范楼内燃机170kW2005年9月运行10北京南站燃气轮机21600kW建成未运行北京市已实施三联供工程列表建筑面积32000m2燃气内燃机发电机组2台烟气热水型冷温水机组2台1、北京市三联供系统工程介绍燃气集团调度指挥中心五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍微燃机+余热直燃机微燃机：80 kW余热直燃机：15 万kcal/h燃气集团次渠门站五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍中关村软件园建筑面积7.3万平方米。三联供系统主要设备燃气轮机余热直燃机标准直燃机1200kW3489kW3489kW中关村软件园五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍中关村国际商城建筑面积 35万平方米，以商业建筑为主。
17、三联供系统主要设备燃气轮机余热直燃机标准直燃机24345kW29300kW9300kW中关村国际商城五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍建筑面积 12 万平方米，五星级酒店、公寓。三联供系统主要设备内燃机余热直燃机电制冷机燃气锅炉2*1160kW2*1745kW2*700RT1.4MW+4.2MW清华科技园A-02（文津国际大厦）五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍建筑面积 7.6 万平方米集酒店、会议、餐饮为一体的四星级酒店2008年奥运会时将作为奥运媒体酒店接待媒体记者作为北京会议中心配套设施，还需满足北京市各种大型会议期间与会代表入住的要求三联供系统主要设备内燃机余热直燃机标准直燃机燃气
18、锅炉2*525kW3489kW3489kW 1.86MW京会花园酒店（北京会议中心9#楼）五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍燃气内燃机4台，总发电能力3000kW余热烟气热水型冷温水机组水源热泵蓄热及蓄冰装置 19.6万平方米建筑供电 8.6万平方米建筑空调、生活热水 五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍蟹岛三联供能源中心供能规模主要设备五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍大型发电机热泵机组太阳能蟹岛三联供系统原理图小型发电机供电备用锅炉生活热水供电供电供电余热余热机组余热电源采暖蓄热水槽湖水备用冷却制冷冷却制冷冷却供热热源供热制冷供冷蓄冰槽五、三联供工程介绍五、三联供工程介绍蟹岛三联供系统
19、能源利用发电发电余热水源热泵湖水主要供能源中心热泵、水泵用电吸收制冷、供热与太阳能热水系统联合供应生活热水夏季日间供冷、夜间蓄冰冬季日间供热、夜间蓄热发电机备用冷却夏季制冷循环冷却冬季热泵循环低温热源五、国外已实施三联供工程介绍五、国外已实施三联供工程介绍在热电冷三联供应用方面领先于欧美147.474.071.259.320.6 20.219.715.014.613.05.60.80.815.90.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.0区域冷暖医院商店办公楼宾馆研究所综合公共娱乐设施学校疗养院福利院住宅饮食店其他民用设施图图1 1 2 20 00 00 0年
20、年日日本本民民用用燃燃气气热热电电项项目目装装机机容容量量(千千k kw w)4017979132102441583368712544333020406080100120140160180区域冷暖医院商店办公楼宾馆研究所综合公共娱乐设施学校疗养院福利院住宅饮食店其他民用设施图3 2000年日本民用燃气热电项目数量（件）图3 2000年日本民用燃气热电项目数量（件）日本仅2000年一年，燃气冷热电三联产项目装机容量就达到478MW五、国外已实施三联供工程介绍五、国外已实施三联供工程介绍日本东京地区日本东京地区CCHPCCHP系统系统包括东京瓦斯大楼、东芝大楼、靠海大楼4台燃气轮机，装机容量440
21、0KW4400KW区域性热电冷三联供系统产生0.78Mpa0.78Mpa蒸汽和77冷水燃气轮机1500kW；余热蒸汽锅炉4.6t/h；蒸汽轮机90kW驱动燃气压缩机；太阳能发电80kW可作燃气轮机的启动电源；吸收式制冷机利用蒸汽轮机排热；压缩式制冷机补充制冷；典型实例东京世贸中心大厦五、国外已实施三联供工程介绍五、国外已实施三联供工程介绍五、国外已实施三联供工程介绍五、国外已实施三联供工程介绍美国能源部的CCHP发展计划五、国外已实施三联供工程介绍五、国外已实施三联供工程介绍在欧盟，分布式能源系统的目标是 到2010年使可再生能源能够提供22%的电能分布式能源在英国 英国在过去20年中，已超过
22、1000个分布式能源系统被安装，英国女王的白金汉宫、首相的唐宁街10号官邸，都采用的是燃气轮机分布式能源站。目前，新的应用还在继续发展，如将分布式能源系统用于园艺，可以做到热电冷稳负荷联产，将分布式能源系统排出的CO2、SO2、NOx用于植物的肥料，最大限度地减轻能源使用为环境带来的危害。英国伦敦EXCEL中心CCHP系统：1 台1.35MW燃气内燃机3 台6MW锅炉2 台2.5MW吸收式制冷机1 台3.9MW蒸汽压缩制冷机汇报内容汇报内容一、北京市天然气用气量发展概述二、分布式能源与冷热电三联供三、三联供常用设备及系统形式四、三联供系统优势及适用项目特点五、三联供工程介绍六、三联供工程实施常
23、规流程六、三联供工程实施常规流程六、三联供工程实施常规流程方案阶段可行性研究阶段施工图设计及施工阶段调试运行阶段了解项目建筑性质；分析冷、热、电负荷情况按照项目特点及负荷需求情况进行三联供系统配置根据能源价格情况进行简单的经济测算1、方案阶段通过方案比选确定三联供主要设备及系统配置形式、运行方案投资估算及财务分析（收益率、投资回收期）上报发改委2、可行性研究阶段施工图设计并取得规划、环保、消防等部门批复取得供电部门并网许可、供电方案设计施工验收3、施工图设计及施工阶段协调各主要设备厂家分别对设备及系统进行调试、试运行主要设备制造商进行运行人员培训发电机组大修、中修由发电设备供货商完成4、调试运行阶段六、三联供工程实施常规流程六、三联供工程实施常规流程
