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【干货】燃气冷热电分布式能源系统在数据中心项目中的运用

北极星电力网新闻中心  来源:《工程建设标准化》  作者:朱云  2018/2/13 8:41:16  我要投稿  
所属频道: 火力发电   关键词: 分布式能源 清洁能源 天然气

北极星火力发电网讯:传统的集中式供能系统是采用大容量设备、集中生产,然后通过专门的输送设施(大电网、大热网等)将各种能量输送给较大范围内的众多用户。而分布式能源系统则是直接面向用户,按用户的需求就地生产并供应能量,以小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近,不仅可以省去长途输送设备及管网建设,还能提高供能可靠性,优化供能系统,降低输送能耗。

由于分布式能源系统是分散供能,单机功率较小,相对电厂单机功率有百万千瓦以上、单厂功率近千万千瓦而言,单机的发电效率比不上后者。分布式能源系统通过能源系统的梯级利用,使能源综合利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右,能源梯级利用效率达到70%以上,节能率达到20%~40%,能大量节省一次能源,能源梯级利用示意图如图0-1。

图0-1能源梯级利用示意图

在我国,燃料结构长期以煤为主,大约占70%,火力发电以燃煤为主,能源利用率低下,仅为40%左右,硫化物、粉尘等的排放严重污染环境,影响人类身体健康。随着社会和经济的发展,天然气作为优质稳定、高效环保的清洁能源逐步成为社会生产及生活用能的发展方向。目前,很多地方的电力供应和燃气使用存在不均衡、不匹配的现象,夏季电力高峰时,电力企业往往会采取拉闸限电的措施以保障居民的正常生活用电,而此时的燃气资源却得不到充分利用,到了冬季情况正好相反。因此,如果能够均衡电力发展和燃气供应,实现削峰填谷,提高能源利用率,对缓解电力紧张,对能源事业的健康发展具有重要意义。

分布式能源是解决能源与环境问题、大力推进节能减排和科学用能的重要技术途径,是构建未来新一代能源系统的关键技术,是能源可持续发展的重要保障。分布式能源系统可以结合利用太阳能、风能、燃料电池等多种能源形式,通过综合运行策略,使系统的运行高效、节能。燃气冷热电分布式能源系统因其技术成熟、可靠、投资相对较低,已经在国际上得到了迅速地推广。

燃气冷热电分布式能源系统简介

燃气冷热电分布式能源系统(Combined Cooling ,Heating and Power,CCHP)是指以天然气为主要燃料,驱动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行,产生的电力满足用户的电力需求,系统排出的废热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者烟气直燃机等)向用户供热、供冷。常规的燃气冷热电分布式能源系统工艺流程图如图1-1。

 

图1-1燃气冷热电分布式能源系统工艺流程图

效益好等优点,是天然气高效利用的重要途径。燃气冷热电分布式能源系统符合总用能系统的“梯级利用”的准则,通过能源梯级利用的方式,满足用户电、冷、热、蒸汽、生活热水等各种负荷的需求,在系统提供多种负荷的工作过程中,使得天然气的热能被逐级利用。

采用天然气做燃料,能减少有害物的排放总量,SO2和固体废弃物排放几乎为零,温室气体CO2减少50%以上,NO2减少80%,总悬浮颗粒物减少95%,具有明显的减排效果,也为我国能源结构调整带来带来重大变革。

燃气冷热电分布式能源系统是布置在用户端的能源系统,大大简化输配电系统,减少了输送能耗,供电可靠性有保障。与利用太阳能、风能、水能等受地理气候等条件影响相比,供能安全及可靠性方面具有较高的灵活性,可与城市电网联网运行。当公用电网故障时,马上启动切换运行,向用户供电,缓解电网压力。

燃气冷热电分布式能源系统作为一种新型的能源利用方式,在美国、欧洲、日本等许多发达国家已被广泛的推广应用。发达国家政府通过规划引领、技术支持、政策优惠以及建立合理的价格机制和统一的并网标准,有效地推动分布式能源的发展。燃气冷热电分布式能源作为分布式能源系统的主要方式,在整个能源系统中占比不断提高,取得了显著效果。我国虽然起步较晚,随着国家的不断重视,已经从北京、上海、广州等少数几个城市逐步进入到实质性开发推广阶段,有了很大的发展。

燃气冷热电分布式能源系统按照原动机的不同分为三种类型,即燃气轮机系统、燃气内燃机系统、微燃机系统,表1-1为各种发电设备的主要特点。

表1-1 发电设备的主要特点

燃气冷热电分布式能源的动力装置主要使用燃气轮机和内燃机。与燃气轮机相比,内燃机发电效率较高,电热比较大,部分负荷性能好。因此如果燃气冷热电分布式能源系统对电力需求较多或经常处于低负荷运行时,应优先考虑内燃机。内燃机的缸套水温度和排气温度较低,而燃气轮机的排气温度较高且流量大,因此如果用户对热量需求较大且对热量的要求较高时,燃气轮机具有很大的优势。从价格来看,燃气内燃机造价会便宜一点。目前,内燃机在较小容量的燃气冷热电分布式能源系统中占有一定优势,而燃气轮机在规模较大的系统中具有吸引力。

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