【正文】 發(fā)電量越少，燃氣輪機的排煙量和排煙溫度下降得越多，溴化鋰吸收式制冷機的制冷量也就下降得越多。 系統(tǒng)的部分負荷工況運行 在實際運行使用過程中，分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)并不是一直都處于高能效狀態(tài)，低負荷運行時效率降低，負荷低到一定程度甚至造成一些類型的發(fā)電機無法運行，當發(fā)電量減少時，壓氣機的耗功不會等比例減少，使燃氣輪機自身的功耗增加，所以此時能源的利用效率將下降。 冷熱電三系統(tǒng)全日制連續(xù)運行，可減少每日起停的設(shè)備壽命損耗，避免機組起動過程可能發(fā)生故障。 如果谷時段也運行，就最好采用蓄能熱／冷技術(shù)，使機組在谷時段蓄熱／冷，峰時段則除機組滿發(fā)外以蓄熱／冷部分補足，這樣既可減小機組容量，又可大大提高機組的利用時間。 因此，若不考慮已投入的管理及投資費用，夜間電價低谷時不能運行；若從實際成本出發(fā)，則可以運行，這有利于早日收回投資。由于市電在夜間低谷時段的電價低于燃機聯(lián)供系統(tǒng)的能源成本電價，夜間運行時支出將大于成本，毛利是減少、虧損的。 年利用小時要超過 4000h對于大型燃機聯(lián)合循環(huán)或帶有工藝性熱負荷的小用戶還有可能，而對于以空調(diào)為主的小用戶來說就很困難，特別是一天只運行于峰平時段的 16h要達到年利用小時 4000h就更困難，何況年利用小時是基于機組的額定工況而言的， 4000h相當于 250d每天運行 16h（峰、平時段），天天每時每刻運行于額定負荷事實上是不可能的。由于燃氣輪機年利用周期是一個對項目進行經(jīng)濟評價的關(guān)鍵因素，所以在對項目進行熱經(jīng)濟性分析之前，需要確定設(shè)備在采暖期、制冷期和非采暖制冷期的實際運行時間。 5 分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的運行與調(diào)節(jié) 分布式燃氣熱電冷三聯(lián)供系統(tǒng)進入實際運行階段后，就要制定合適的運行策略，考慮運行時間、部分負荷工況效率、管網(wǎng)控制參數(shù)等因素，在保證滿足負荷要求的情況下，以最優(yōu)方式進行運行，以使系統(tǒng)具有最好的經(jīng)濟性。從根本上說，各種原動機與各種制冷、供熱方式（包括熱泵等） 形成的各種組合，都是“三聯(lián)供”系統(tǒng)。熱水由循環(huán)水泵驅(qū)動在熱網(wǎng)中循環(huán)，不斷將熱量輸送至各用戶，用于供暖或提供生活熱水。氨吸收式制冷系統(tǒng)主要由發(fā)生器、精流塔、回流冷凝器、回熱器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、吸收器、溶液熱交換器和溶液泵等組成。 氨吸收式制冷機在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的應(yīng)用：氨吸收式制冷機是以氨為制冷劑，水為吸收劑，蒸發(fā)溫度可以達到 0 ℃ ，可獲得 0 ℃ 以下的制冷溫度，當熱源溫度不超過 150 ℃ 時，最低蒸發(fā)溫度可達 30℃ 。由于單效溴化鋰制冷機的熱力系數(shù) ε為，雙效 ε為 ，直燃式 ε為 ，對于相同的供熱效率 η，它們的一次能源利用率 PER高低的順序為：單效 雙效 直燃式。最常見的吸收式制冷系統(tǒng)為溴化鋰制冷機組和氨制冷機組。 圖 41 燃氣輪機 + 余熱直燃機（補燃型） 流程示意圖 圖 42 燃氣輪機 +余熱鍋爐 +蒸汽 LiBr制冷 +電制冷 +燃氣鍋爐流程示意圖 制冷與供熱方式的選擇 冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的制冷系統(tǒng)主要分為壓縮式和吸收式兩種：壓縮式制冷機組消耗電力或由動力系統(tǒng)直接提供動力，經(jīng)軸傳遞給壓縮機制冷；吸收式制冷機組耗費低品位熱能達到制冷的目的，動力系統(tǒng)的余熱被回收，然后用于驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng)對外供冷。系統(tǒng)比較復雜，運行維護成本高，又由于增加了壓力容器，所以安全要求也比較高。余熱鍋爐已經(jīng)是一種技術(shù)非常成熟的產(chǎn)品，不僅能夠充分利用各種廢熱，還可能采用補燃，增加供熱能力，提高供熱靈活性。因存在獨立的鍋爐系統(tǒng)，需要水處理設(shè)備，投資成本相對較大；但蒸汽的利用相對容易，蓄熱也較方便，這種形式目前較廣泛的被使用?？筛鶕?jù)冷負荷、熱負荷的變化，在夏季供冷期和冬季供熱期可采用燃氣補燃增加供冷量、供熱量；但是該系統(tǒng)的投資成本和保養(yǎng)費用較高。補燃型煙氣直燃機利用燃氣輪機的排氣制冷和制熱，不僅可以大幅度節(jié)能，還可以利用天然氣獨立提供冷或熱，適用于大型建筑和區(qū)域空調(diào)系統(tǒng)。但是，系統(tǒng)本身也存在一些制約因素，即發(fā)電和制冷供熱必須同步。為了提高能源利用率，可在溴化鋰機組的后面增加一級換熱器，進一步回收煙氣中的余熱，但這將增加設(shè)備的成本。因為省掉了余熱鍋爐及相關(guān)系統(tǒng)，系統(tǒng)比較簡單。 不同余熱設(shè)備的模式選擇 燃氣輪機和微燃機可利用余熱的形式主要是煙氣；內(nèi)燃機可利用余熱的形式除煙氣外，還有大量冷卻水。若建筑物附近有高壓燃氣管道，則可直接選用燃氣輪機或微燃機，而不必加壓或少加壓；若建筑物附近僅有中壓燃氣管道，則可選用燃氣內(nèi)燃機。根據(jù)冷熱負荷衡量余熱利用率后再次確定發(fā)電機組容量。若單臺發(fā)電機容量 ≥1 000 kW，可選擇燃氣輪機或內(nèi)燃機；若單臺發(fā)電機容量 1 000 kW，可選擇內(nèi)燃機；若單臺發(fā)電機容量 200 kW，可選擇微燃機。內(nèi)燃機的缸套水溫度和排氣溫度較低，而燃氣輪機的排氣溫度較高且流量較大，如果用戶的熱量需求較大且對熱量的要求較高時，燃氣輪機具有很大的優(yōu)勢。而燃氣內(nèi)燃機系統(tǒng)的發(fā)電效率較高，調(diào)節(jié)能力強，但其自身供熱量有限，需要解決其供熱能力與發(fā)電量匹配的問題，它可以與微型燃氣輪機配合使用 . 動力發(fā)電設(shè)備類型和容量的合理選擇應(yīng)遵循的原則： 1．若發(fā)電機與市電并網(wǎng)運行，則應(yīng)根據(jù)基本用電負荷初選發(fā)電機組容量；若發(fā)電機與市電切網(wǎng)運行，則應(yīng)根據(jù)全部或部分高峰用電負荷選擇發(fā)電機組容量。燃料電池系統(tǒng)在發(fā)電效率上具有很明顯的優(yōu)勢，同時其運行維護費用也處于較低的水平，是一種高效、高可靠性的系統(tǒng)，但其每kW的系統(tǒng)造價遠遠高出其它設(shè)備的 CCHP 系統(tǒng)造價，昂貴的成本是阻礙其進入市場應(yīng)用實現(xiàn)商業(yè)化的最主要因素。 表 41為微型燃氣輪機、內(nèi)燃機、小型燃氣輪機、燃料電池 CCHP 系統(tǒng)初投資、運行維護費、發(fā)電效率、熱電聯(lián)供效率的比較。由于技術(shù)、價格原因， 目前在冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的應(yīng)用尚處于起步研發(fā)階段，價格昂貴，對燃料的要求很高，技術(shù)不夠成熟，容量較小，要達到商業(yè)化運行還需要一段時間。 燃料電池有很多種，目前正在發(fā)展的主要有熔融碳酸鹽（ MCFC）、固體氧化物 （ SOFC） 和質(zhì)子交換膜燃料電池（ PEMFC）。另外，小葉片的冷卻問題使透平進口溫度受到限制，使目前的微型燃氣輪機簡單循環(huán)的效率很難超過 20 % ，帶回熱器的可以接近 30 %。 微型燃氣輪機葉片很小，為了獲得較好的空氣動力學性能，多使用單級離心壓氣機和單級向心透平，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)所使用的微型燃氣輪機的功率在30kW～ 300kW之間。冷卻水余熱回收為熱水；振動大，需要設(shè)置防振設(shè)施；采用稀薄燃燒；廢氣用三元催化處理； 發(fā)電效率高，余熱利用復雜；裸機噪聲大；輸出功率的變化?。话l(fā)電機功率范圍廣；可選生產(chǎn)廠家多，需要定期維護，因而維護費用較高。 燃氣輪機是比較成熟的技術(shù)，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)所使用的容量從幾百 kW 到50MW，其特點是廢氣余熱回收為蒸汽；振動小，沒有必要設(shè)置特殊的防振設(shè)施； 可選用氣體燃料或液態(tài)燃料，采用水噴射、蒸汽噴射、預(yù)混合稀薄燃燒等低 NOx 燃燒技術(shù)；廢氣用氨、尿素脫硫；發(fā)電效率低、余熱量大；排氣溫度高，余熱容易回收；罩外噪聲?。徊挥美鋮s水或需少量冷卻水；輸出功率受環(huán)境溫度影響，運動部件較少，維修工作量小，維修費用較低。針對不同的用戶需求，系統(tǒng)方案的可選擇范圍很大，在系統(tǒng)構(gòu)成方式和各設(shè)備選型時應(yīng)全面考慮。 需要指出的是，不同的項目對冷熱的要求是不一樣的，所以在對具體項目進行設(shè)計時，應(yīng)按照實際情況進行參數(shù)的選取，不能一味的求大，否則由于輸配管道的冷熱水熱量損失和沿程阻力的增大等諸多因素影響，將使系統(tǒng)失去合理性。但以此為基礎(chǔ)的眾多評價工具（評價軟件），大多是針對建筑師或暖通設(shè)備工程師等專業(yè)人員設(shè)計，建筑的實際使用者或者業(yè)主、物業(yè)管理等不具備建筑能源系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)知識的人員，則無法通過這種方式對自己的房屋能耗狀況有一個基本的了解。以上兩種方法計算（統(tǒng)計）方法明確，客觀，能夠比較廣泛地從各個側(cè)面反映了建筑的綜合能耗性能，而且可以方便的轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟指標，直接與建筑運行的成本相關(guān)聯(lián)，比較容易被接受和運用。 冷熱電負荷的預(yù)測有三種基本的方法，在實際計算時可根據(jù)具體條件選擇使用： 第一種方法是根據(jù)現(xiàn)有的建筑規(guī)范和建筑物特征，通過對建筑的各組成元素如建筑圍護結(jié)構(gòu)（墻體、屋面、門窗）的傳熱系數(shù)、體形系數(shù)、窗墻比、遮陽，以及采暖、空調(diào)、照明設(shè)備最小能效指標等規(guī)定計算出一個限值。從發(fā)電機設(shè)備看，發(fā)電機的控制系統(tǒng)能夠保證發(fā)電電壓、頻率與并聯(lián)在一起的市電側(cè)完全相同，且不對市電構(gòu)成危害，市電側(cè)及發(fā)電機側(cè)均可采取措施保證相互的安全。以避免出現(xiàn)由于設(shè)備選擇過大、系統(tǒng)長期低效運行的不利情況。但發(fā)電機噪聲和振動的危害應(yīng)在系統(tǒng)設(shè)計時合理解決。 10．若滿足要求，則最終確定系統(tǒng)方案，準備進入施工階段。包括年發(fā)電量、年余熱量、年燃料消耗量、余熱利用量、余熱利用率、系統(tǒng)總效率等。 7．確定系統(tǒng)運行方式。 5．設(shè)定余熱系統(tǒng)運行參數(shù)。 3．確定動力系統(tǒng)發(fā)電機種類、發(fā)電容量、發(fā)電效率。 主要設(shè)計流程 1．根據(jù)建筑種類和建筑規(guī)模確定冷、熱、電的需求量及日、月負荷規(guī)律。 DES/CCHP系統(tǒng)設(shè)計通常依據(jù)下述原則：一種是以電定冷（熱） ，即根據(jù)建筑配電負荷來確定發(fā)電機功率，根據(jù)發(fā)電機尾氣余熱來配套制冷和制熱設(shè)備，這種方式注重了余熱回收效率，再考慮樓宇冷熱負荷要求；另一種方式是以熱（冷）定電，即根據(jù)建筑的冷熱負荷確定發(fā)電機功率。 設(shè)計的原則與要求 DES/CCHP系統(tǒng)在系統(tǒng)設(shè)置、負荷匹配合理的情況下，冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)越性才能真正體現(xiàn)出來。 微型燃氣輪機 DES/CCHP系統(tǒng) 燃氣內(nèi)燃機 DES/CCHP系統(tǒng) DES/CCHP系統(tǒng)投資回收期關(guān)系曲線 4 分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)的設(shè)備優(yōu)化選型 分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)是否具有經(jīng)濟性，是否能起到節(jié)能效果，最重要的就是在系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選型階段要考慮全面，設(shè)計規(guī)劃科學、合理，特別是在建筑的冷熱電負荷確定和三聯(lián)供系統(tǒng)構(gòu)成模式兩方面。小型燃機受天然氣價格影響較大，氣價增長 50% ，投資回收期從 a。從圖中可以看出，對于微燃機系統(tǒng)，天然氣價格的影響最大，天然氣價格提高 50%，系統(tǒng)投資回收期從 21a，電價增長 50%，系統(tǒng)投資回收期從 。 圖 34 年供熱天數(shù)對投資回收期的影響 敏感性分析 為了能對這幾種影響因素（天然氣價格、熱價、電價）有一個更直觀的認識，假定在考慮一個因素變化時其它參數(shù)保持不變，并且其中每一個因素均以 10%的幅度遞增。 由于價格因素往往隨市場變動，很難人為規(guī)定，因此盡量提高設(shè)備的利用時間就變得非常重要。只有供熱負荷充足，系統(tǒng)才能獲得可觀的熱收入。圖 33為典型情況下熱價對不同系統(tǒng)投資回收期的影響，由于內(nèi)燃機的聯(lián)供供熱量小于為微燃機的，因此，熱價對其的影響也小，當熱價從 20元 / GJ 增加到 45元 / GJ時，內(nèi)燃機投資回收期從 a降到 ，微燃機的投資回收期則從 ，下降幅度大于內(nèi)燃機，這是由于微燃機聯(lián)供供熱量較大，熱價提高，有利于供熱收入的增加，同時小燃機的投資回收期也下降。 圖 31 天然氣價格對投資回收期的影響 電價與熱價的影響 提高電價與熱價會增加系統(tǒng)投資收益，提高系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性，發(fā)電效率越高的系統(tǒng)，其年收入中的供電收入所占的比例也越大，因此電價的影響比熱價更大。圖 31為典型情況下天然氣價格波動對不同 DES/CCHP 系統(tǒng)投資回收期的影響。 天然氣價格的影響 燃料費在 DES/CCHP年運行成本中占有相當大的比例，最高的達到 78%，最低的也有 44 %。 項目的經(jīng)濟性影響因素及敏感性分析 年利用小時，燃料價格，供熱熱價，電價，單位造價等是影響分布式燃氣冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟性的重要因素，這些因素中的某個因素在其它因素為基本值的前提下超過或低于一定的臨界值后才是在經(jīng)濟上可行的。 由于采用以熱定電的原則，年利用小時數(shù)對供電和供熱都一樣。 需要說明的是各種不同分布式系統(tǒng)其余熱的形式和品位是不同的。電網(wǎng)售電價一項是為分布式系統(tǒng)與全電網(wǎng)進行經(jīng)濟比較而列的，如按上海目前情況，電價分峰時，平時，谷時三段，分別為 /kWh（ 8h）， /kWh（ 8h）， /kWh（ 8h），電網(wǎng)售電價應(yīng)按分布式系統(tǒng)在各時段運轉(zhuǎn)時間加權(quán)平均計得。稅務(wù)數(shù)據(jù)均按國家現(xiàn)行規(guī)定執(zhí)行。利率和基準收益率均按當前標準采用。流動資金中自有資金占 30%。固定資產(chǎn)中電／熱分攤比對大型熱電廠通常取 75%： 25%，這里為了使余熱利用部分投資不至于超過熱電分產(chǎn)時燃氣鍋爐的投資太多，暫取電／熱分攤比為 85%： 15%。貸款與資本金的比例按常規(guī) 70%： 30%分攤。 計算數(shù)據(jù)的選取 對于資金數(shù)據(jù)的計算。 從上列計算公式可顯示出，要使“ 三聯(lián)供”系統(tǒng)獲得較好的經(jīng)濟效益，必須從系統(tǒng)的設(shè)計、運行管理上提高設(shè)備的負荷率，提高設(shè)備的投運率，必須加強設(shè)備管理提高維護保養(yǎng)水平，降低設(shè)備生命周期成本，提高投資回收率，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。它是評價投資項目的重要財務(wù)指標。內(nèi)部收益率反映了工程項目對投資支出的恢復能力；其值越高，方案的經(jīng)濟性越好。凈現(xiàn)值用下列計算公式： KiFNPV nt tt ??? ?? 1 0 )1(