根据我国主要城市的供气情况,燃气消费季节性不平衡是城市燃气发展中的一大难题。以北京为例,冬季最高峰的平均用气量与夏季最低月份的平均用气量之比为6:l,管网利用率只有30%左右,季节性的不平衡导致管网利用率极低并需投入高成本建设储气设施,造成燃气成本加大,区域集中供热供冷系统以天然气作为能源的输入形式能对天然气起到填谷的作用,缓解天然气消费的季节性不平衡问题,提高燃气管网的利用率。
电力空调设备的发展需要大量相应的发电、输电和配电等电力基本建设投资,可以说用户每安装l套电力空调系统,国家需要投入比用户购买空调设备还要多的钱来建电厂、电网以保证供电。如用户每使用l kW负荷的电力空调投资为3 000元,国家为此发电设备投资按6 000元/kW计,输配电投资为2 000元/kW,共需投资8 000元/kw,再加上厂用电和线损15%,共需电源投资9 200元/kW。为了满足高速增长的空调用电需求,要么将这笔巨额的电力建设费用分摊到用户身上,则比其空调设备本身的投入还要多许多倍,否则,国家就要负担这笔巨大的电力建设投资。采用以天然气为输入能源,热电冷联供(CCHP)的区域集中供热供冷系统(DHC)从总体投资上将更加经济合理。
以天然气为燃料的热电冷联供(CClIP)区域集中供热供冷系统(DHC)可以极大地减少污染物的排放,有利于城市空气质量的提高。
集中供热供冷装置主要设备及流程如图所示。
l—燃气轮机;2—燃气轮机直接驱动的发电机组;3—燃气轮机直接驱动的离心式冷水机组;4—余热锅炉;5—背压透平机组;6—凝汽透平机组;7—背压透平机组直接驱动的离心式冷水机组;8—凝汽透平机组直接驱动的离心式冷水机组;9—蒸汽型吸收式制冷机组;lO—蓄冷装置
2、4 中央液态冷热源环境系统简介
中央液态冷热源环境系统是以电能为动力,利用单井抽灌技术和能量转换装置,实现对各类建筑冬季供暖、夏季供冷,并能同时提供生活热水的成套设备,含能量采集系统、能量提升系统、末端释放系统。将中央液态冷热源环境系统与以天然气为燃料的热电冷联供(CClIP)区域集中供热供冷系统(DHC)结合起来,应是当前城市集中供热的理想模式,本篇暂不作详解。
下面谈谈天然气区域集中供热供冷系统的技术问题。
以天然气热电冷联供区域集中供热供冷系统(DHC)设计规划中应解决如下技术问题。
首先,针对区域内各建筑物全年热电冷负荷曲线的特性,要进行热电冷联供系统(CCHP)优化配置的研究。这里包括CCHP系统的优化设计及主要设备的优化配置模型,例如燃气轮机容量的选择,燃气轮机所驱动的发电机容量的确定,背压机组容量的确定,抽凝机组容量的确定,蒸汽型吸收式冷水机组容量的选择,蓄冷装置大小的确定等。研究不同外部环境下系统最佳配置及运行模式的选择,整体系统最佳配置的建模计算方法。
其次,热电冷联供系统协调控制研究。因一年乃至一天中不同时段电、热、冷负荷的变化,要实现合理的热、电、冷联产系统的运行方式以达到最佳的经济效益,需对系统进行优化控制,为此需要研究开发出一套将热电联产系统和供热供冷系统作为一个整体优化协调的热、电、冷联产控制系统。
第三,对于中心商务区(CBD)的热电冷联供(CCHP)区域集中供热供冷(DHC)系统,由于区域内建筑物在一天中的电力负荷、供热空调负荷、及 DHC中心的用电负荷都有很大的变化,从降低系统的高峰负荷,减少设备的装机容量降低投资,提高设备的利用率及使用效率出发,应研究采用蓄能技术。当前蓄能系统的种类较多,蓄能方法各异,蓄能介质和蓄能设备也不相同,应研究适合于热电冷联供(CCHP)区域集中供热供冷(DHC)系统的蓄能模式和蓄能容量的确定方法,使DHC系统的综合效益达到最优。在已有工程实例中,蓄能介质和蓄能设备多种多样,有采用动态冰泥方式的,也有采用管外结冰方式的。
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