如何提高冷热电三联供系统发电效率

2015年我国分布式能源燃气冷热电三联供系统（以下简称：CCHP系统）项目的建设已经真正进入了蓬勃发展期，但是对于每个项目的发电效率和经济效益状况还停留在可研报告的理论计算上，系统的设计技术和施工工艺还维持在90年代初期的水平上，系统发电效率低下项目投资无经济效益成为分布式能源CCHP系统向前快速发展的拦路虎。提高项目经济效益首先必须要利用一切方法，提高CCHP系统发电效率的意识，达到高能高用的项目建设目标。

CCHP系统中的燃气发电机组的技术参数发电效率：35%~40%，其应用工况条件为：环境温度：+25C°(燃气轮机)，相对湿度：50%，大气压力：100千帕的运行工况条件测试数据，部分价廉物美的国产发电机组也是依据这一工况。可是具体项目应用上的环境温度已远远大于产品制造商的测试环境条件（2013年上海地区最高温度达40.9C°），这样将造成分布式能源燃气发电机组的平均发电效率低于35%，一般安装于地下空间或隔声罩内的燃气发电机组还要附加通风冷却电耗，综合起来甚至还不到30%的发电效率，使燃气发电机组的年运行时间数与年发电数量理论与实际产生巨大的偏差值，这样造成一次清洁能源天然气的巨大浪费，当然这里也有缺乏CCHP系统精细化运营管理的经验，利用发电行业能源综合循环利用的原则有必要对系统的设计进行优化和完善，本文提供一种可行的利用余热提高分布式能源燃气发电机组的发电效率方法。

以上图示是燃气发电机组的助燃气体的进气温度与输出功率的关系，图中我们可以看出环境温度直接影响燃气发电机组的发电效率。按以上曲线图的走势分析环境温度下降10 C°发电效率差值达3~5%。运用分布式能源CCHP系统采用间接接触式冷却方法，间接接触式冷却可分为三种方式：1、电制冷压缩式制冷冷却；2、吸收式制冷冷却（可拓展：烟气补燃型吸收式制冷机组）；3、蓄冷式制冷冷却。在分布式能源CCHP系统中采用吸收式制冷冷却方法是一种最为经济有效可行的方法，能有效增加燃气发电机组的发电效率既经济又安全，CCHP系统年综合能源利用效率将大幅提高，为CCHP系统项目产生良好的经济效益打基础。

间接接触式冷却是在燃气发电机组助燃气体进口处设置一翅片式表面换热器,空气在管外翅片侧流动,冷源在管内流动。与常规管翅式换热器不同,这种换热器要考虑空气中冷凝水的分离、收集与排放,空气冷却过程见图。在图中,a点表示环境条件,c点表示要把空气冷却到的进气状态。随着空气通过表面式换热器把显热传给冷源,空气的相对湿度增加,空气温度逐渐降低到露点温度(b点)。如果要把空气温度降低到露点温度以下,除了这部分显热外,还需要空气中水蒸汽凝结时的潜热。从b点到c点空气中的水蒸汽开始凝结,使得c点的湿度达到100%(处于饱和状态)。a-b和b-c分别表示显热和潜热。

摘要附图一：

摘要附图二：

注意事项：冷却器容量的配置必须因地制宜、量身定做，充分考虑计算燃气发电机组的通风风阻系数余压损耗空间，必须需采用PLC程序控制器与系统进行联控、编制符合高效发电的冷却器启用程序，通风等设备产品的配置须符合防爆等级以及消防安全等项目设计规范要求，如涉及知识产权应取得权利人的合法许可。

项目优势：1、预计多发电：0.15~0.3度电/每立方天然气 ；2、增加投资成本：0.5~0.8万元/每MW（人民币）；3、增加运行费用：烟气余热转换利用（降低排放无耗能成本）；4、减少维护费用：减少燃气发电机组点火系统更换次数（燃气内燃机）减少维保费用；5、其他：延长发电机组使用寿命；这是对于一个CCHP系统项目来说，是一次性很少投入但能长期收益的技术创新思路，从以上优势条件可以看出其经济效益相当可观。以上预估数据仅供参考

系统3维设计示意图一:

系统3维设计示意图二:

作者：上海分布式能源规划师  王伟军 郭四均

关键字:   冷热电三联供 分布式能源