液化气冷热电三联供系统应用的分析

摘要以某滨海度假村为例，分析液化气在冷热电三联供系统中的应用。将液化气的特点与三联供的优势相结合，为偏远地区分布式能源的利用提供参考。

关键字分布式能源液化气冷热电三联供 经济性

Analysis on the Application to Combined Cooling, Heating and Power System in LPG

By Liu Xin, Ningbo Xing Guang Gas Group Company

Abstract：Taking the beachside resort for example, this article analyses the application to combined cooling, heating and power system in LPG. With the combination of advantages between LPG and combined cooling, heating and power system, it can provide reference to the use of distributed energy in remote areas.

Key words：distributed energy resources, LPG, combined cooling, heating and power system, economy

中图分类号：TE975 文献标识码： A 文章编号：

1 引言

作为一种能源高效利用的方式，冷热电三联供系统发展已经有超过30年的历史。冷热电三联供系统属于分布式能源系统范畴，一般采用价格较低廉的天然气作为原料，以达到理想的经济效益。但是在偏远地区天然气管道无法敷设到，建设高压LNG站又需要解决气源、占地、安全等问题，因此可以考虑建设液化气冷热电三联供系统。本文将以某滨海度假村为例，分析液化气冷热电三联供系统的应用。

2 案例概况

某滨海度假村，一期项目占地95亩，其中酒店用地70亩，配套滨海游乐设施25亩，建筑面积8.2万m2，是一个集酒店、会议、餐饮、娱乐为一体的大型滨海度假场所。该度假村平均用电负荷400~800kW，需冷量1000~3000kW，采暖需热量500~2000kW。

能源供应情况：1）地理位置较偏远，远程供电成本较高，且电网不稳定，调峰限电等经常发生，需要建设备用发电站。2）天然气管道敷设有障碍，LNG供应又无法保障。3）用电常年量大且均匀，空调年平均运行超过6000小时，即夏季冷空调，冬季供暖，另需要常年稳定的热水供应。4）有液化气气化站一座，最大小时气化能力6000kg。

三联供的概念及国内外应用状况

冷热电三联供（CCHP），即通过能源的梯级利用，燃料通过热电联产装置发电后，变为低品味的热能用于采暖、生活供热等用途的供热，这一热量也可驱动吸收式制冷机，用于夏季的空调，从而形成冷热电三联供系统。

从冷热电联供系统在不同类型建筑中的应用来看，那些人口密度大、利用时间比较长、负荷系数比较高且容易集中管理控制的建筑为冷热电三联供的主要对象。冷热电三联供的建设原则为以热定电原则，通常是具有合理的热电比（约2：1），年开机时间大于4000小时，且具有适度规模的建筑，一般有大学、医院、健康体育设施、商场、办公建筑、酒店宾馆等。

目前，国外和国内部分地区也正在加快对三联供的推广和研究。中国电机工程学会、中国能源研究会、中国能源网等都纷纷发出倡议，倡导利用天然气发展小型冷热电联供。现在，这种小型的燃气冷热电联供系统已经在我国出现了，如上海黄埔区中心医院、浦东国际机场、北京燃气集团大楼等都建立了这种系统。而且美国、日本等发达国家已普遍使用。美国现有6000多座分布式能源站。日本东京的很多摩天大楼、马来西亚的双子塔、吉隆坡国际机场等大型建筑的冷气供应也是使用三联供技术，有报道称，美国能源部计划在2010年削减460亿美元国家电力投资，采取的办法是加快分布式能源发展。美国能源部计划，2010年20%的新建商用建筑使用冷热电三联供发展计划，2020年50%的新建商用建筑使用冷热电三联供发展计划。

4液化气冷热电三联供的特点和优势

液化气作为一种高热值的能源，具有运输方便，储存安全，燃烧环保等特点，其作为冷热电三联供的原料，具有以下优势：

1）与传统的远程送电+集中式发电模式比较，液化气冷热电三联供可实现能源梯级利用，大大提高能源利用效率：大型凝气式发电厂的发电效率一般为30%~40%，其余部分能量以热形式耗散；大型联合循环热电厂能源利用率达到55%~75%；而经过能源的梯级利用CCHP使总体能源利用效率提高到80%~90%，且没有输电损耗。

2）缓解电力短缺，平衡电力峰谷差。我国电力短缺现象十分严重，特别是在偏远地区，连续用电得不到保证。液化气冷热电三联供采用自发电，可以避开电网用电高峰，并且大大提高了供电可靠性和安全性，消除拉匝限电的影响。

3）利用酒店现有的液化气供应基地，不用重复建设高压LNG储罐，降低了建设和运行成本，提高了安全性，减少了占地面积。同时也无需建设备用柴油发电站。对滨海度假村而言，只依靠液化气，就能解决发电、供暖、制冷、餐饮等诸多问题。

4）三联供能源综合利用运行成本低。以10万平方米商用建筑为例：

前期投入：普通能源方案要购置燃气锅炉、电空调，一次性投资1000万元；三联供由于需要添置发电机组，一次性要投资2000万元。粗算三联供前期投入要增加一倍。

日常运行：普通能源方案每年的供热燃气费用要120万元，还需要空调用电、照明用电的费用420万元，年均运行费用540万元；三联供需要296万元的燃气费用，由于冬夏两季靠自身发电解决供热、制冷和照明用电，所以只有春秋两季的电费支出约25万元，这样一年运行费用约为321万元。

三联供方案运行费用每年可节省119万元。只需要5年时间，三联供方案就可把前期多投入的1000万元“节省”出来。若能争取到政策补贴和设备关税减免，其投资还能降低。

5）良好的环保效益。热电/热电冷三联产技术的使用，可使污染物的排放减少近四分之一。如果使用液化气来取代煤和柴油，主要燃烧产物是二氧化碳和水，二氧化硫和烟尘的排放可以减少到接近零的水平。.

5液化气冷热电三联供系统方案的选择

由于原动机形式的不同，液化气冷热电三联供的形式也有多种，目前技术较成熟的有内燃机、燃气轮机、微燃机等。微燃机体积小噪声低，但功率较小且排气温度较低（200℃~300℃），常用于市区单栋楼宇负荷较小的用户。对于大型度假村，常考虑内燃机和燃气轮机作为三联供的原动机。

5.1内燃机冷热电三联供系统

内燃机冷热电三联供系统基本组成如下图所示。内燃机的余热一般有排烟和冷却水两种形式。内燃机冷却水在冬季可以直接或换热后用于采暖和提供生活热水，夏季可用于驱动单效热水型吸收式制冷机制冷或驱动溶液新风处理机用于处理新风。内燃机产生的高温排气有两种利用方式，一种是直接进入烟气型双效吸收式冷温水机，产生冷/热水供冷或供热，另一种是通过换热器产生热水，然后再与缸套冷却水一起制冷或供热。对于大型度假村等系统，一般采用烟气型双效吸收式冷温水机+单效热水型吸收式制冷机的形式提供冷量，温度高的烟气驱动双效吸收式制冷机，温度低的热水驱动单效吸收式制冷机，以充分利用烟气的高位能。另外，也可以将烟气型双效吸收式制冷机和热水型单效吸收式制冷机合并为单双效复合型吸收式制冷机，烟气作为高压发生器热源，热水与高压发生器产生的蒸汽作为低压发生器的热源，实现单双效联合循环。一般来说，内燃机冷热电三联供的综合效率可达85%以上。