分布式冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

陳 云，湯放奇，劉陽(yáng)升，李仁杰，李紹金

（長(zhǎng)沙理工大學(xué) 智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

用戶多樣的能量需求和“十二五”規(guī)劃對(duì)能源高效利用的要求，給未來分布式冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)展提供了機(jī)遇.分布式冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)由于利用能量梯級(jí)利用原理，將傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電后排出的煙氣余熱［1］，經(jīng)吸收式機(jī)組循環(huán)再利用，產(chǎn)出多種品位形式能量以滿足用戶多種負(fù)荷要求［2］，因此與傳統(tǒng)分供方式相比，能顯著提高單位燃料的能源利用率和污染物排放量.世界各地投入運(yùn)行的聯(lián)合供能系統(tǒng)顯示出了其在節(jié)能減排、提高一次能源利用率的突出作用.

用戶熱、電、冷多種能量需求可通過分布式聯(lián)合供能系統(tǒng)、區(qū)域供能系統(tǒng)、傳統(tǒng)分供系統(tǒng)進(jìn)行供給.分布式聯(lián)合供能系統(tǒng)將點(diǎn)狀分布于用戶端的小規(guī)模發(fā)電機(jī)組發(fā)電產(chǎn)出的廢熱循環(huán)再利用，以供應(yīng)用戶熱（冷）能的新式能源綜合利用系統(tǒng)［2］.區(qū)域供能系統(tǒng)與聯(lián)合供能系統(tǒng)的區(qū)別是區(qū)域供能系統(tǒng)不包含聯(lián)供機(jī)組進(jìn)行發(fā)電余熱的循環(huán)利用，并且單供機(jī)組集中于一個(gè)固定廠區(qū)［3］.而傳統(tǒng)電冷熱分供系統(tǒng)中冷（熱）負(fù)荷由電制冷機(jī)組承擔(dān)，供冷（熱）所耗電量與居民用電負(fù)荷均通過公共電網(wǎng)滿足［4］.

電能不能大量?jī)?chǔ)存的特點(diǎn)決定了電能必須實(shí)時(shí)平衡，而供熱建筑的熱惰性使得環(huán)境溫度變化對(duì)供熱系統(tǒng)調(diào)度的影響存在滯后性，因而冷、熱負(fù)荷只需保證階段內(nèi)總供需平衡，不同程度的平衡需求給分布式冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn).文獻(xiàn)［2-4］以燃料費(fèi)用與一次能源能效率為指標(biāo)，衡量不同運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)性與對(duì)節(jié)能環(huán)保的貢獻(xiàn)；文獻(xiàn)［5］比較了并網(wǎng)、孤島等運(yùn)行方式下，某區(qū)域同一運(yùn)行周期內(nèi)聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行的燃料費(fèi)用與一次能源利用率；文獻(xiàn)［6］在文獻(xiàn)［5］基礎(chǔ)上加入環(huán)境成本與協(xié)調(diào)調(diào)度成本，考慮分布式多聯(lián)供系統(tǒng)并網(wǎng)下的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度，強(qiáng)調(diào)環(huán)境效益的影響；文獻(xiàn)［7］以電負(fù)荷實(shí)時(shí)供需平衡、階段內(nèi)系統(tǒng)多聯(lián)供、單供機(jī)組供冷（熱）量之和不超小于熱（冷）負(fù)荷為約束進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行，沒有考慮多余供熱量排入環(huán)境造成的高溫污染的影響.這些研究均未體現(xiàn)熱、電、冷負(fù)荷不同的供需平衡要求.

筆者建立分布式冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)（Combined Cooling Heating and Power，CCHP）的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型，在滿足當(dāng)?shù)赜脩舻臒幔ɡ洌┠芊謺r(shí)段平衡、電功率實(shí)時(shí)平衡下，實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，即通過比較標(biāo)準(zhǔn)煤耗量和供能企業(yè)經(jīng)濟(jì)性2個(gè)指標(biāo)，在相同負(fù)荷條件下，從經(jīng)濟(jì)性和一次能源能效的角度對(duì)比分析聯(lián)合供能、區(qū)域供能、傳統(tǒng)分供給方式的差異.仿真結(jié)果表明聯(lián)合供能方式綜合最優(yōu).

1 分布式多聯(lián)供系統(tǒng)電源構(gòu)成

1.1 燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)供機(jī)組

1.1.1 燃?xì)廨啓C(jī)多聯(lián)供機(jī)組的能量利用過程

冷熱電聯(lián)產(chǎn)（CCHP）是應(yīng)用能量梯級(jí)利用原理，將制冷、供熱（采暖和供熱水）及發(fā)電過程一體化的多聯(lián)產(chǎn)總能系統(tǒng)［3］.分布式多聯(lián)供系統(tǒng)為安裝在用戶端、使用清潔能源和可再生能源的CCHP.目前，應(yīng)用最廣泛的分布式多聯(lián)供機(jī)組為燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)供機(jī)組，其一次能源利用率可達(dá)70%～90%.燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)多聯(lián)供機(jī)組處于多聯(lián)供運(yùn)行模式時(shí)，基于能量梯級(jí)利用原理的能量傳遞示意如圖1所示.

氣體燃料在燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室中充分燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣（含能Qall，MJ）帶動(dòng)輪軸發(fā)電（發(fā)電效率ηP），排出的煙氣余熱QY經(jīng)吸收式冷溫水機(jī)組輸出制冷負(fù)荷（制冷效率ηC）或供熱負(fù)荷（供熱效率ηH），剩余低溫氣經(jīng)余熱鍋爐供應(yīng)供暖熱水（供生活熱水效率ηW）.忽略能量梯級(jí)利用過程中消耗，可得

式中 ΔQ為排入環(huán)境的廢熱.

由圖1可知，CCHP供應(yīng)的冷、熱、電能由最初燃燒室中燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣（含能Qall）經(jīng)不同機(jī)組轉(zhuǎn)換而來，轉(zhuǎn)換過程可簡(jiǎn)化為

發(fā)電效率ηP、制冷效率ηC、供熱效率ηH、供生活熱水效率ηW與CCHP機(jī)組性能相關(guān).具體效率值的主要影響因素有環(huán)境溫度、空氣絕對(duì)濕度、海拔、空氣進(jìn)口壓力損失等，通過燃?xì)廨啓C(jī)和吸收式設(shè)備廠家所公布的產(chǎn)品手冊(cè)或?qū)I(yè)模擬軟件計(jì)算結(jié)果進(jìn)行曲線擬合來近似逼近等方式獲取［8］.

1.1.2 CCHP能量循環(huán)過程的數(shù)學(xué)模擬

1）燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)換為高溫高壓氣熱能過程.

氣體燃料主要成分為碳?xì)淙剂?，化學(xué)式為CmHn，碳?xì)淙剂系牡臀粺嶂礚HV（btu／lb）與碳?xì)湓睾勘戎g的關(guān)系［9］：

氣體燃料內(nèi)化學(xué)物質(zhì)含量不同，就有不同的碳?xì)湓睾勘?假定燃?xì)廨啓C(jī)燃料的主要成分為CH4，其低位熱值為35.385MJ／Nm3.氣體燃料在燃燒室燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣所含熱量Qall，隨單位時(shí)間內(nèi)燃料流量Mgas（Nm3／h）增加而顯著增大，成正比關(guān)系：

式中 ηf表示氣體燃料在燃燒室中的燃燒效率，受燃燒時(shí)燃燒室內(nèi)氣體壓強(qiáng)及氧氣含量等條件的影響，可視為常數(shù).

2）高溫高壓氣體能按溫度梯級(jí)轉(zhuǎn)換過程.

燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行效率ηP與可回收熱效率ηR隨機(jī)組電負(fù)荷率βP變化而變化［9］，不同負(fù)載率下燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率和回收熱效率分別為

可回收熱QR與燃料燃燒產(chǎn)生熱量Qall的關(guān)系（假定煙氣余熱全部被導(dǎo)入吸收式機(jī)組進(jìn)行制冷／供熱，忽略此過程中的能量消耗）為

某一時(shí)段內(nèi)，電、熱（冷）量輸出功率計(jì)算式：

式中 下標(biāo)Q代表H，C，W，表示不同溫度下的熱能利用形式，用以與燃料熱—機(jī)械能—電過程的P相區(qū)分；λ為千瓦燃耗（kJ／（kW·h）），用來描述機(jī)組運(yùn)行狀況的性能參數(shù)，為常數(shù)；COPQ為 吸收式機(jī)組、余熱鍋爐的制冷／供熱性能系數(shù).

由式（8）可求得CCHP中耗費(fèi)等量天然氣燃燒產(chǎn)生的熱能，所能生產(chǎn)的熱（冷）量與電量之比：

3）CCHP外部能耗性能函數(shù).

由式（5）、（8）可得燃料流量隨燃?xì)廨啓C(jī)電負(fù)荷變化的關(guān)系，即機(jī)組的燃?xì)饽芎男阅芎瘮?shù)：

1.2 燃?xì)忮仩t與電壓縮冷水機(jī)組

CCHP變工況運(yùn)行可以改變輸出冷（熱）量與電之比，但所調(diào)節(jié)范圍有限，需引入單供冷、熱能的燃?xì)廨啓C(jī)與電壓縮冷水機(jī)組.燃?xì)忮仩t（Gas Boiler，GB）與電壓縮冷水機(jī)組（Frigeration Unit，F(xiàn)U）被廣泛應(yīng)用于作為輔助制熱／制冷設(shè)備的場(chǎng)合［2］.

鍋爐負(fù)荷率低于85%或高于100%會(huì)極大影響其運(yùn)行效率，燃?xì)忮仩t運(yùn)行效率與負(fù)荷率呈現(xiàn)二次關(guān)系［6］：

式中 ηGBr表示額定負(fù)荷下鍋爐的運(yùn)行效率.

與式（4）類似，鍋爐輸出熱量QGB（kJ）可表示為鍋爐額定運(yùn)行效率ηGBr與鍋爐單位時(shí)間燃料流量M′gas的乘積：

電壓縮冷水機(jī)組運(yùn)行效率受負(fù)荷率影響不大，假定機(jī)組運(yùn)行效率不隨負(fù)荷量變化而變化，電壓縮機(jī)組耗電量與制冷量存在線性關(guān)系：

式中 ε為電壓縮機(jī)組最大供冷能力系數(shù)，是運(yùn)行性能參數(shù)，kJ／（kW·h）.

1.3 燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)單供機(jī)組

燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)（Gas Turbin，GT）比常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)擁有更高的發(fā)電效率，普通型號(hào)的機(jī)組發(fā)電效率即可達(dá)35%.該文中，作為輔助發(fā)電設(shè)備，其燃?xì)饽芎暮瘮?shù)為二次函數(shù)：

式中 aj，bj，cj為燃?xì)饽芎南禂?shù)，與機(jī)組型號(hào)及運(yùn)行狀況相關(guān).

1.4 蓄能裝置

考慮到運(yùn)行周期內(nèi)不同時(shí)段供熱（冷）峰谷差較大，為了使一次能效率高的CCHP機(jī)組單位周期內(nèi)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、負(fù)荷率高，并提高分布式多聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，引入蓄能裝置（Energy Storage Device，ESD）.以自然分層水蓄能裝置為例［10］，蓄能裝置隨時(shí)間變化的蓄能、放能動(dòng)態(tài)模型為

式中 X（t）為t時(shí)刻蓄能裝置所存儲(chǔ)的熱（冷）量，kJ·h；Δt為制定蓄放能決策的時(shí)間間隔，即在平衡要求下分階段取一階段持續(xù)時(shí)長(zhǎng)；α為單位時(shí)間內(nèi)蓄能裝置向環(huán)境輻射損失的能量占總量的百分比；E（t）表示t時(shí)刻的蓄放能量速率，取流入蓄能裝置為正，反之為負(fù)，kJ；ω表示蓄放能過程中熱（冷）量傳遞的有效系數(shù).此處忽略熱量隨時(shí)間和蓄放能過程中熱（冷）量傳遞損失，即假定α=0，ω=1.

蓄能裝置運(yùn)行時(shí)需滿足容量約束，即

式中 XVolume表示蓄能裝置額定蓄能量.同時(shí)需保證任一時(shí)刻蓄放能量速率不超過額定值的0.3，即

令蓄能裝置運(yùn)行周期的初始和結(jié)束條件為

式中 s為初始蓄能量.

2 分布式多聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行

2.1 分布式多聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行策略

傳統(tǒng)的供能方式在電能供應(yīng)上直接從所屬配網(wǎng)單向買電；在熱（冷）平衡上，通過電壓縮空調(diào)壓縮空氣制冷、供熱，消耗的電能同樣從配電網(wǎng)購(gòu)買.分布式多聯(lián)供系統(tǒng)包含可同時(shí)供應(yīng)多種能量的多聯(lián)供機(jī)組CCHP和供應(yīng)單種能量的單供機(jī)組，如燃?xì)忮仩t、電壓縮制冷機(jī)等.多聯(lián)供機(jī)組一次能耗率普遍高于單供機(jī)組，通常作為聯(lián)供系統(tǒng)的主力機(jī)組優(yōu)先運(yùn)行；但多聯(lián)供機(jī)組同時(shí)供應(yīng)電、冷（熱）量，不能解決分布式多聯(lián)供系統(tǒng)供電、冷（熱）不同的平衡要求.單供機(jī)組靈活性高，可針對(duì)不同平衡要求制定調(diào)度計(jì)劃，作為多聯(lián)供機(jī)組良好的補(bǔ)充.多聯(lián)供和單一供能機(jī)組需協(xié)調(diào)運(yùn)行，以滿足頻繁變化的冷、熱電負(fù)荷需求.

為保證電量實(shí)時(shí)平衡的要求，分布式多聯(lián)供系統(tǒng)采取向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)實(shí)時(shí)買賣電的雙向上網(wǎng)策略，讓大電網(wǎng)消納分布式供能系統(tǒng)供電量與用戶電負(fù)荷需求差值波動(dòng)的影響，實(shí)現(xiàn)分布式多聯(lián)供系統(tǒng)實(shí)時(shí)電能供需平衡.

2.2 分布式多聯(lián)供系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化模型

2.2.1 考慮調(diào)度時(shí)段匹配的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)

以1d作為一個(gè)運(yùn)行周期，每個(gè)運(yùn)行周期又分為24階段，每個(gè)階段持續(xù)1h.電能調(diào)度按96時(shí)段進(jìn)行，熱（冷）能調(diào)度按24階段進(jìn)行，即每個(gè)階段需進(jìn)行4次電能調(diào)度、1次熱（冷）能調(diào)度.一個(gè)階段內(nèi)電、冷、熱調(diào)度成本之和為該階段總調(diào)度成本f（t）（元）.由式（10）、（12）～（14）分布式多聯(lián)供系統(tǒng)各機(jī)組的能耗性能函數(shù)，可得單時(shí)段運(yùn)行成本函數(shù)式：

式中 nG1，nG2分別為CCHP、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)機(jī)組數(shù)目；Vgas，Vp分別為天然氣價(jià)與分時(shí)電價(jià)，后者不同時(shí)段的值不同；δ為表征季節(jié)影響的特征相量，此處δ=1表示夏季，δ=0表示冬季；Pb，t，Ps，t表示第τ時(shí)刻向電網(wǎng)買、賣電量，kW.

以一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)運(yùn)行成本最低為目標(biāo)函數(shù)：

2.2.2 考慮負(fù)荷不同程度平衡要求的約束條件

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需滿足蓄能裝置運(yùn)行約束（16）～（18），還需滿足機(jī)組容量約束、爬坡約束、供需平衡約束，分別為

式（21）～（23）中，Pt＿min，Pt＿max分別表示機(jī)組下限、上限［11-12］；di，ui分別表示機(jī)組爬坡、下坡約束，kW／h，kJ／h；PD（τ）表示τ時(shí)刻用戶總電負(fù)荷，Qd（t）表示t時(shí)段用戶總熱（冷）負(fù)荷，κ=t+0.25τ，τ=0，1，2，3，κ表示第t階段第τ時(shí)段值.

3 算例分析

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)煤耗量

傳統(tǒng)電網(wǎng)所供給的電能由常規(guī)火電廠耗煤發(fā)電產(chǎn)生，聯(lián)供機(jī)組為消耗天然氣等清潔能源的機(jī)組，所消耗的傳統(tǒng)煤與燃?xì)饪赊D(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤量進(jìn)行定量比較.3種運(yùn)行方式下的成本受天然氣、煤市場(chǎng)的供需關(guān)系影響較大，與該種燃料實(shí)際社會(huì)價(jià)值不直接相關(guān).故該文將不同運(yùn)行策略下經(jīng)濟(jì)運(yùn)行消耗的燃料總量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)煤耗量，用以衡量各運(yùn)行方式經(jīng)濟(jì)最優(yōu)運(yùn)行方案的能耗率大小.該文涉及的生產(chǎn)單位電網(wǎng)電、消耗單位氣體燃料對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量（單位標(biāo)準(zhǔn)煤耗比率）分別為1.3t／（kN·m3）和0.404kg／（kW·h）.

3.1.2 供能企業(yè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)

從當(dāng)?shù)毓┠芷髽I(yè)的角度評(píng)價(jià)不同運(yùn)行策略的實(shí)際運(yùn)行成本（元）.該指標(biāo)僅從不同的運(yùn)行策略下，以當(dāng)前市場(chǎng)電、氣價(jià)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性成本，可定量衡量供能企業(yè)的供能周期內(nèi)實(shí)際效益，與工程實(shí)際息息相關(guān).

3.1.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)系

供能企業(yè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要由分布式多聯(lián)供機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際成本進(jìn)行衡量，標(biāo)準(zhǔn)煤耗量指標(biāo)則從等量能量供應(yīng)下耗費(fèi)燃料的社會(huì)總價(jià)值定性比較調(diào)度策略的能耗率大小，2個(gè)指標(biāo)分別在不同角度比較同一運(yùn)行策略下消耗燃料的價(jià)值.

3.2 方案分析

以南方某典型大型居民區(qū)夏季典型日熱、電、冷負(fù)荷［13］進(jìn)行分析，其中居民負(fù)荷包括電負(fù)荷（全年）、空調(diào)供暖負(fù)荷（冬季）、空調(diào)制冷負(fù)荷（夏季）與熱水負(fù)荷（全年）.文獻(xiàn)［14］采用的含CCHP多聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化配置方法進(jìn)行仿真分析，得到多聯(lián)供系統(tǒng)各機(jī)組的配置參數(shù)以及熱—電轉(zhuǎn)化關(guān)系，如表1，2所示.

以夏季制冷過程為例，借助Matlab非線性工具箱，通過3個(gè)案例進(jìn)行分布式多聯(lián)供系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行仿真，比較各運(yùn)行策略下經(jīng)濟(jì)最優(yōu)方案的標(biāo)準(zhǔn)煤耗量.

案例1為熱電聯(lián)合影響策略的分析，案例2在案例1的基礎(chǔ)上，去除可進(jìn)行多聯(lián)供的CCHP機(jī)組，同時(shí)相應(yīng)增加原燃?xì)廨啓C(jī)及電壓縮機(jī)組、燃?xì)忮仩t的數(shù)目，多種單供機(jī)組進(jìn)行多聯(lián)供，便于與傳統(tǒng)熱、電分供方式進(jìn)行對(duì)比；案例3為傳統(tǒng)冷熱電分供系統(tǒng)，電負(fù)荷從公共電網(wǎng)購(gòu)買，冷負(fù)荷由電制冷機(jī)承擔(dān)，熱負(fù)荷由燃?xì)忮仩t提供［15-16］.與案例1相比，案例2，3將電調(diào)度與冷（熱）調(diào)度分開進(jìn)行.

表1 分布式冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)各機(jī)組性能函數(shù)系數(shù)Table 1 Performance function coefficient of distributed CCHP system

表2 分布式冷熱電多聯(lián)供系統(tǒng)各機(jī)組運(yùn)行約束參數(shù)Table 2 Performance parameters of distributed CCHP system

案例1聯(lián)合調(diào)度策略下多聯(lián)供系統(tǒng)供電、供冷時(shí)各機(jī)組調(diào)度結(jié)果分別如圖2（a）、（b）所示.圖2（a）中位于96時(shí)段電負(fù)荷Pd上的虛線表示加入電壓縮制冷機(jī)組F（利用電能壓縮空氣制冷，消耗電能）后各時(shí)段總電負(fù)荷量；Pc1，Pc2，GT，Net分別代表96時(shí)段CCHP1＃、CCHP2＃、燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)、電網(wǎng)電能運(yùn)行變化曲線，Net為正表示從電網(wǎng)買電，為負(fù)則表示向電網(wǎng)賣電.當(dāng)?shù)叵募镜湫腿针娯?fù)荷、冷負(fù)荷變化趨勢(shì)相似，與電負(fù)荷96時(shí)段調(diào)度相比，冷負(fù)荷只需保證24階段內(nèi)供需總量平衡.分布式多聯(lián)供系統(tǒng)中CCHP機(jī)組與電壓縮制冷機(jī)組同時(shí)參與電調(diào)度與冷調(diào)度，起到聯(lián)系二者的關(guān)系.用戶熱負(fù)荷Hd、蓄能裝置XU24階段變化曲線如圖2（b）所示，圖中CCHP1＃、CCHP2＃機(jī)組熱能輸出Qc1，Qc2與電壓縮機(jī)組制冷機(jī)組熱能計(jì)劃運(yùn)行輸出量Qf為96時(shí)段變化.

圖2 案例1機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行方案結(jié)果Figure 2 CASE 1analysis results

3種案例的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行結(jié)果如表3所示，其中每個(gè)案例的機(jī)組成本總和代表了供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)值，能源消耗量代表了標(biāo)準(zhǔn)煤耗量指標(biāo)值，均以人民幣單位元進(jìn)行歸算比較分析.在供能企業(yè)經(jīng)濟(jì)性上，由于配網(wǎng)中電能由發(fā)電集團(tuán)大規(guī)模統(tǒng)一供應(yīng)，使得電網(wǎng)實(shí)際供應(yīng)電價(jià)低于分布式電源單位供電成本，故案例3經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總成本最低；與案例2相比，案例1采用余熱循環(huán)利用的CCHP進(jìn)行聯(lián)合供能，主體部分機(jī)組消耗燃料成本略大，但總成本遠(yuǎn)小于案例2.標(biāo)準(zhǔn)煤耗量上，案例3消耗來源于電網(wǎng)，相同負(fù)荷需求下，消耗標(biāo)準(zhǔn)煤量最大；案例1由于能源利用率高，等量燃?xì)庵兴瑹崮鼙桓浞值霓D(zhuǎn)換利用，所以在相同負(fù)荷需求下，消耗標(biāo)準(zhǔn)煤量最小，而案例2則介于案例1，3之間.

綜上所述，當(dāng)僅從供能企業(yè)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的角度進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行時(shí)，傳統(tǒng)配電、電壓縮供冷（熱）的方式最符合要求.由于未考慮相關(guān)“節(jié)能減排”政策扶持帶來的國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼、污染物排放懲罰成本等對(duì)聯(lián)供、分供的影響，使得聯(lián)供時(shí)的供能企業(yè)經(jīng)濟(jì)性略低于分供策略時(shí)的結(jié)果.但是在整體能源利用效率及社會(huì)綜合經(jīng)濟(jì)性角度，聯(lián)合供能方式可以通過僅損失供能企業(yè)公司的一小部分經(jīng)濟(jì)利益，即可大幅度提高社會(huì)綜合效益.

表3 案例1，2，3各機(jī)組運(yùn)行成本Table 3 Operation cost of each units in CASE 1，2，3元

4 結(jié)語(yǔ)

基于熱力學(xué)第一定律，筆者分析燃?xì)廨啓C(jī)-吸收式制冷／供熱機(jī)組進(jìn)行多種能量循環(huán)利用過程，以單位燃料所含熱量轉(zhuǎn)換為供冷（熱）量或電量的比值，等價(jià)為該機(jī)組熱—電關(guān)系，將CCHP燃耗性能函數(shù)表示為僅與發(fā)電量相關(guān)的函數(shù).與傳統(tǒng)熱、電能供需分別平衡的方式相比，所考慮電能實(shí)時(shí)平衡、熱能分階段平衡更能大限度地滿足用戶需求和節(jié)約一次能源，較符合工程實(shí)際.

以供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，與熱、電分供調(diào)度相比，主要以清潔的天然氣為能源，在顯著提高一次能源的利用率的同時(shí)，降低了單位經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來的能源損耗，并減少溫室氣體高溫排氣對(duì)環(huán)境造成的影響.

針對(duì)多種用戶的不同能量需求，聯(lián)合調(diào)度對(duì)用戶的供冷（熱）、供電進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度，減少了分供造成企業(yè)間協(xié)調(diào)操作所產(chǎn)生的的額外成本.

［1］張曉暉，陳鐘頎.熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的能耗特性［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2007，27（5）：94-95.ZHANG Xiao-hui，CHEN Zhong-qi.Energy consumption performance of combined heat cooling and power system［J］.Proceedings of the CSEE，2007，27（5）：94-95.

［2］賀玉婷，程浩忠.CHP聯(lián)合供能系統(tǒng)及其應(yīng)用分析［J］.繼電器，2006，34（12）：46-51.HE Yu-ting，CHENG Hao-zhong.Design and analysis of CHP system applying for the large scale electro area［J］.Relay，2006，34（12）：46-51.

［3］楊晚生，郭開華.分布式供能系統(tǒng)的定義及其內(nèi)涵［J］.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，27（3）：76-82.YANG Wan-sheng，GUO Kai-hua.Definition and connotation of districted energy-supply system［J］.Journal of Guang-dong University of Technology，2010，27（3）：76-82.

［4］孔祥強(qiáng)，李瑛，王如竹，等.燃?xì)廨啓C(jī)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能經(jīng)濟(jì)性研究［J］.暖通空調(diào)，2005，35（7）：4-8.KONG Xiang-qiang，LI Ying，WANG Ru-zhu，et al.Energy efficiency and economic analysis of CCHP driven by gas turbine based on optimization［J］.HV ＆AC，2005，35（7）：4-8.

［5］劉愛國(guó).我國(guó)南方地區(qū)燃?xì)廨啓C(jī)分布式供能系統(tǒng)的研究［D］.北京：中國(guó)科學(xué)院研究生院，2009.

［6］周任軍，冉曉洪.分布式冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)節(jié)能協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（9）：8-14.ZHOU Ren-jun，RAN Xiao-hong.Energy-saving coordinated optimal dispatch of distributed combined cool，heat and power supply［J］.Power System Techno-logy，2012，36（9）：8-14.

［7］張士杰，李宇紅.燃機(jī)熱電冷聯(lián)供自備電站優(yōu)化配置研究［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2004，24（10）：183-188.ZHANG Shi-jie，LI Yu-hong.Optimal planning of a gas turbine CCHP plant［J］.Proceedings of the CSEE，2004，24（10）：183-188.

［8］楊洪春，蘭玉祥，劉思東.排污權(quán)交易下的多能源聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度［J］.電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào)，2012，27（2）：76-80.YANG Hong-chun，LAN Yu-xiang，LIU Si-dong.Optimal dispatch for multi-energy supply system in emissions trading environment［J］.Journal of Electric Power Science andTechnology，2012，27（2）：76-80.

［9］Gianfranco C，Pierluigi M.Matrix modeling of smallscale trigeneration systems and application to operational optimization［J］.Energy，2009，34（3）：261-273.

［10］高陽(yáng).基于聯(lián)合循環(huán)的燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)態(tài)模型與仿真［D］.重慶：重慶大學(xué)，2002.

［11］荊有印，白鶴，張建良.太陽(yáng)能冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)行策略分析［J］.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（20）：82-87.JIN You-yin，BAI He，ZHANG Jian-liang.Multi-objective optimization design and operation strategy analysis of a solar combined cooling heating and power system［J］.Proceedings of the CSEE，2012，32（20）：82-87.

［12］方貴銀.蓄冷空調(diào)工程實(shí)用新技術(shù)［M］.北京：人民郵局出版社，2000.

［13］El-Sharkh M Y，Rahman A.Thermal energy management of a CHP hybrid of wind and a grid-parallel PEM fuel cell power plant［C］.Power Systems Conference and Exposition，Seattle，USA，2009.

［14］李永紅，付林.蓄能模式下樓宇熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行研究［J］.暖通空調(diào)，2008，38（S）：87-91.LI Yong-hong，F(xiàn)U Lin.Optimal operation of building cooling heating and power generation system in storage mode［J］.HV ＆AC，2008，38（S）：87-91.

［15］韓曉平.關(guān)于成都市某綜合大樓BCHP能源島工程方案的建議［EB／OL］.http／／www.China5e.com，2003—04—01.

［16］韓曉平.北京安定門303＃大廈工程項(xiàng)目BCHP樓宇冷熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)解決方案［EB／OL］.http／／www.China5e.com，2003—04—01.