燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在分布式能源中的應(yīng)用與發(fā)展

[摘 要]隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的提出，分布式能源系統(tǒng)逐漸成為了能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)作為分布式能源的重要組成部分，具有高效、環(huán)保、靈活等優(yōu)勢(shì)，在節(jié)能減排、提高能源利用效率等方面發(fā)揮著重要作用。文章介紹了燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)的基本原理和分類，分析了其在分布式能源中的應(yīng)用現(xiàn)狀，探討了其面臨的挑戰(zhàn)和未來(lái)的發(fā)展方向，旨在為燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在分布式能源中的推廣和應(yīng)用提供參考。

[關(guān)鍵詞]燃?xì)饫錈犭娐?lián)供；分布式能源；能源效率；可持續(xù)發(fā)展；能源轉(zhuǎn)型

[中圖分類號(hào)]TU83；TM61 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2024）06–0056–03

Application and Development of Gas Cooled Thermal Power Combined Supply Technology in Distributed Energy

WANG Zhixin

[Abstract]With the transformation of the global energy structure and the proposal of sustainable development goals， distributed energy systems have gradually become a research hotspot in the energy field. Gas based cogeneration technology， as an important component of distributed energy， has advantages such as high efficiency， environmental protection， and flexibility. It plays an important role in energy conservation， emission reduction， and improving energy utilization efficiency. The article introduces the basic principles and classifications of gas cooled cogeneration technology， analyzes its current application status in distributed energy， explores its challenges and future development directions， aiming to provide reference for the promotion and application of gas cooled cogeneration technology in distributed energy.

[Keywords]gas based cogeneration of cooling， heating， and power； distributed energy； energy efficiency； sustainable development； energy transformation

1 燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)概述

燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)（CCHP）是一種高效、環(huán)保的能源利用方式。其基本原理在于，通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)等設(shè)備，將天然氣等燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。同時(shí)，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢熱，這些廢熱可以被回收利用，用于供應(yīng)建筑或工業(yè)領(lǐng)域的冷、熱需求。因此，CCHP技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)能量的梯級(jí)利用，提高能源利用效率，減少能源浪費(fèi)。

CCHP系統(tǒng)的核心設(shè)備是燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)，它們通過(guò)燃燒天然氣產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)輪機(jī)或活塞運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。同時(shí)，這些設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的高溫廢氣，這些廢氣可以被收集并傳遞給熱能回收裝置，如熱回收型溴化鋰機(jī)組或吸收式制冷機(jī)等，用于生產(chǎn)熱水、蒸汽或制冷。CCHP系統(tǒng)還可以配備儲(chǔ)能設(shè)備，如蓄熱罐、蓄冷罐等，以平衡能源供應(yīng)和需求，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2 燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)分類及其特點(diǎn)

根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)的類型及熱能回收方式的不同，CCHP技術(shù)可以分為以下類型。

（1）燃?xì)廨啓C(jī)型CCHP系統(tǒng)。該系統(tǒng)以燃?xì)廨啓C(jī)為核心設(shè)備，通過(guò)燃燒天然氣產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)具有效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于大型工業(yè)和商業(yè)建筑。同時(shí)，該系統(tǒng)可以采用多種熱能回收方式，如直接換熱、間接換熱等，以滿足不同的冷熱需求。

（2）內(nèi)燃機(jī)型CCHP系統(tǒng)。該系統(tǒng)以內(nèi)燃機(jī)為核心設(shè)備，通過(guò)燃燒天然氣產(chǎn)生動(dòng)力并驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。內(nèi)燃機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、啟動(dòng)迅速、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此適用于中小型建筑或分布式能源系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)可以通過(guò)煙道氣熱回收、缸套水熱回收等方式，實(shí)現(xiàn)廢熱的回收利用。

（3）微型燃?xì)廨啓C(jī)型CCHP系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用微型燃?xì)廨啓C(jī)作為核心設(shè)備，具有體積小、重量輕、啟動(dòng)快等優(yōu)點(diǎn)，適用于家庭、醫(yī)院等小型建筑。同時(shí)，該系統(tǒng)可以通過(guò)直接換熱或間接換熱方式回收廢熱，供應(yīng)冷熱需求。

（4）燃料電池型CCHP系統(tǒng)。該系統(tǒng)以燃料電池為核心設(shè)備，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能和熱能。燃料電池具有高效、環(huán)保、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)能源品質(zhì)要求較高的場(chǎng)所。同時(shí)，該系統(tǒng)可以通過(guò)熱回收裝置將產(chǎn)生的熱能回收利用，實(shí)現(xiàn)能源的梯級(jí)利用。

冷熱電三聯(lián)產(chǎn)CCHP功能如圖1所示，CCHP能源組成利用比例如圖2所示。

3 燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）能源利用效率高。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)可以將燃料中的能量充分利用，實(shí)現(xiàn)能源的高效轉(zhuǎn)化和利用，提高能源利用效率。

（2）環(huán)保性能好。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)使用的燃料多為天然氣等清潔能源，相比燃煤等傳統(tǒng)能源，其排放的污染物更少，對(duì)環(huán)境的污染也更小。

（3）靈活性高。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，既可以滿足高峰期的能源需求，也可以在低峰期進(jìn)行能源儲(chǔ)備，提高能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

4 燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在分布式能源中的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)壓力的日益加大，分布式能源系統(tǒng)作為一種高效、環(huán)保的能源供應(yīng)方式，受到了越來(lái)越多的關(guān)注。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)作為分布式能源系統(tǒng)的重要組成部分，其在能源利用效率和環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)日益凸顯。以北京地區(qū)為例，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，具體如下。

住宅小區(qū)：在北京的許多住宅小區(qū)中，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)被用于提供居民的熱水、供暖和制冷等服務(wù)。相比傳統(tǒng)的鍋爐房供暖方式，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)不僅能源利用效率更高，而且排放的污染物也更少，更符合環(huán)保要求。

商業(yè)中心：在北京的商業(yè)中心，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)被用于提供商場(chǎng)、酒店、寫字樓等建筑物的能源需求。由于商業(yè)中心對(duì)能源的穩(wěn)定性和可靠性要求較高，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，確保能源供應(yīng)的穩(wěn)定性。

工業(yè)園區(qū)：在北京的工業(yè)園區(qū)中，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)被廣泛應(yīng)用于企業(yè)的生產(chǎn)和辦公場(chǎng)所。通過(guò)集中供應(yīng)能源，不僅可以提高能源利用效率，還可以降低企業(yè)的能源成本，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

由此可見，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在北京地區(qū)的分布式能源系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。未來(lái)，隨著環(huán)保要求的不斷提高和能源需求的不斷增長(zhǎng)，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在北京乃至全國(guó)的應(yīng)用前景將更加廣闊。同時(shí)，政府和企業(yè)應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)的研發(fā)和推廣力度，推動(dòng)其在分布式能源領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。

5 燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在分布式能源中存在的問(wèn)題與挑戰(zhàn)

（1）燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)的初期投資較高，這成為了許多資金緊張的用戶難以承受的負(fù)擔(dān)。這一問(wèn)題的根源在于，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)涉及到燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)、制冷機(jī)等多個(gè)設(shè)備的采購(gòu)和安裝，同時(shí)還需要進(jìn)行管道、電氣等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。這些都需要大量的資金投入，對(duì)于資金有限的企業(yè)或機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)壓力較大。

（2）由于燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚處于推廣階段，相關(guān)的政策和標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，這也給系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行帶來(lái)了一定的困擾。例如，對(duì)于燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行管理、設(shè)備維護(hù)等方面，目前還缺乏明確的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致在實(shí)際操作中存在一定的盲目性和不確定性。

（3）燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)也需要專業(yè)的技術(shù)和管理團(tuán)隊(duì)支持。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)是一種高度集成化的能源系統(tǒng)，涉及到多個(gè)設(shè)備和子系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)行。如果缺乏專業(yè)的技術(shù)人員和管理經(jīng)驗(yàn)，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定、效率低下等問(wèn)題。這不僅會(huì)影響系統(tǒng)的使用壽命和性能表現(xiàn)，還可能帶來(lái)安全隱患。

6 燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。隨著科技的不斷進(jìn)步，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)也在不斷突破。目前，該技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化和高效化。通過(guò)采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)和智能化技術(shù)，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、優(yōu)化運(yùn)行和遠(yuǎn)程控制等功能，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)還在不斷探索新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，將燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)與可再生能源相結(jié)合，利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源進(jìn)行輔助供熱或供電，可以進(jìn)一步提高能源利用效率，減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。

7 結(jié)束語(yǔ)

燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)作為一種高效、環(huán)保的能源利用方式，具有顯著的優(yōu)勢(shì)。例如，通過(guò)整合電力、熱能和冷能的生產(chǎn)和供應(yīng)，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)能源的高效利用，降低能源成本，并減少碳排放，有助于推動(dòng)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展。但燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中也面臨一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，如初期投資較高、運(yùn)行維護(hù)需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)支持及燃料質(zhì)量和供應(yīng)穩(wěn)定性要求較高等。為了解決這些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，政府、企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)需要加強(qiáng)合作，共同推動(dòng)燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，隨著技術(shù)創(chuàng)新、政策支持和市場(chǎng)推廣的不斷推進(jìn)，燃?xì)饫錈犭娐?lián)供技術(shù)將在未來(lái)發(fā)揮更加重要的作用，為可持續(xù)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 韓高巖，呂洪坤，蔡潔聰，等.燃?xì)饫錈犭娙?lián)供發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望[J].浙江電力，2019（1）：18-24.

[2] 秦成偉.天然氣分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究[D].大連：大連工業(yè)大學(xué)，2018.

[3] 顧志祥，孫思宇，孔飛，等.燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉聪到y(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化綜述[J].華電技術(shù)，2019（3）：8-13，42.

[4] 孫思宇，于成琪，孫濤，等.冷熱電三聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)研究進(jìn)展[J].華電技術(shù)，2019（11）：26-31，56.

[5] 丁歷威，應(yīng)鴻，劉強(qiáng)，等.某天然氣分布式能源冷電聯(lián)供節(jié)能計(jì)算與經(jīng)濟(jì)性分析[J].電力需求側(cè)管理，2020（5）：63-66，82.

[6] 李子申，趙嘉瑋，單東雷，等.燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)的典型案例分析[J].分布式能源，2019（1）：32-37.

[7] 賴建波，馬俊峰.天然氣分布式能源與天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目的區(qū)別[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（31）：50-52.

[8] 張如意，王立明.淺議我國(guó)天然氣分布式能源系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2018（9）：41-43.

[9] 龔文慧.淺談分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)集成及應(yīng)用[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2019（6）：101-102.