分布式能源能量系統優化與分布式供能系統

分布式供能技術目前是一項重要的節能減排技術，典型系統就是分布式冷熱電聯供系統。

随着城市化進程的不斷發展，能源、環境問題不斷突出，工業和建築用戶冷熱電需求不斷增長，負荷變化範圍比較大。但是常規的單一功能模式，比如說單一供冷、供熱、供電分别獨立生産與供應有一些問題，比如說電，集中大規模單一發電，難以實現梯級利用。冷：高品位電制低品位冷，熱：高品位燃料制低品位熱，能源效率就會比較低，如果是這樣，必須要發展一個新型的節能減排新的功能模式。而分布式供能系統典型系統是小型、臨近用戶、冷熱電聯産的供能系統，燃料化學能首先進入燃氣輪機發電，然後溫煙氣進入吸收式機組，低溫煙氣進入換熱器，産生的熱提供給工業與建築用戶。而且它有很高的環保優勢，相對于大電網來說，供能的可靠性比較高，可以應對大電網突發事件，實現電力調峰，形成互補的作用，所以分布式功能和大規模集中功能的有機結合，被稱為未來能源系統的發展方向。

因為分布式供能對燃料的化學，一直到高溫、中溫、低溫不同品位的能源持續提級利用模式，這是相對于分産利用的，因為實現了能的綜合梯級利用，節能率會有一個非常好的節能率。

除了剛才所說的和大電網的互補，它還有其它一些特點，比如它适合多種能源，包括天然氣、煤層氣、焦爐氣等等。另外還可以與可再生能源互用，比如太陽、地熱、生物質能等，所以它是一個非常靈活的應用方式，而且它适用于多種工業和民用領域。有一個預計，如果是未來5年，新增電力中20%采用分布式供能，初步估計年節能約3000萬噸标煤，年減排二氧化碳約7000萬噸。目前分布式供能系統在國家科技發展規劃中也是處于很重要的地位，而且地方政府也都制定的一些未來的發展規劃，包括我們國家能源局綠色縣分布式供能計劃。它的關鍵技術，按照技術發展，現在已經有三代了，第一代是一個簡單的常規的動力技術和制冷技術的組合，節能率相對較低。發展到第二代，可能采用比較好一些的動力發展技術和改進型的制冷技術，所以節能率有一定提高。而在我們現在研究的第三代，可能是更體現了能源的綜合梯級利用，包括在燃料轉化方面化學能的利用，還有先進微小型燃氣輪機，還有餘熱先進轉換與利用技術，蓄能與系統全工況調控，以及和太陽能可再生能源的互補的情況下，新一代的分布式供能系統節能利用有一個顯著的提高。這個還是能的提級利用原理，按照品位不同，用到不同的用處。

技術瓶頸，符合重大需求的節能減排技術，但是面臨技術難題是，小型發動機發電效率低，依賴進口。中低溫餘熱利用，動力餘熱500度，制冷利用200度，熱冷利用溫度落差大，梯級利用差。多能源互補與全工況調控，可再生能源難以高效利用，系統變工況效率低。

因為分布式供能系統有不同的冷熱電負荷輸出，而用戶的要求變化比較多，所以它經常處于變工況性能，而在變工況運行情況下，大家看到燃氣輪機變工況特性，随着負荷降低，效率迅速下降，所以在變工況的時候，能耗顯然就是積極性各種情況非常不好。所以這項研究中考慮怎麼改善它的的變工況的一些能耗的情況，研究變工況條件下動力循環與熱泵循環的耦合機制。一個比較突出的想法是，采用一個主動蓄能模式。不同于常規的小型供能系統中，常規供能給用戶以後，用戶用不了的就去蓄能，用戶不夠用，又從蓄能系統中抽出來，所以這種蓄能稱為被動蓄能模式，僅考慮了用戶的負荷需求。而在主動蓄能模式中，蓄能是兼顧了供能側和用戶側兩側，考慮了分布式供能系統自身的特點，使得供能系統盡可能處于一個接近于設計點的運行工況，這樣系統效率會有一個明顯的上升，但是這個主動調控的模式顯然現在是一個研究的難點。

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