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三联供系统微电网制冷节能性探讨

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《农村电气化》2018年第3期

摘要:从制冷系统的一次能耗、一次能耗节能率和μ值的理论分析出发,结合具体案例,对三联供系统的吸收式制冷系统和压缩式制冷系统进行了比较分析,分析结果表明:冷热电三联供系统运行工况具有节能特性,使用时去除并调整好相关因素,有利于三联供系统制冷节能性的发挥。

关键词:三联供系统;节能;一次能耗;一次能耗节能率;μ值

联供系统的微电网是集制冷、供热和发电三部分于一体,建立在能源梯级利用基础上的总能系统。三联供系统通过对发电利用后的低品位热能回收利用,对冷、热负荷制冷和供热,从而提高对能源的进一步利用,实现能源利用效率的最大化[1]。欧美等西方发达国家在三联供系统应用上不仅技术领先而且应用达到一定规模,三联供系统得到了很好的发展。国内三联供系统也得到一定的应用,业界普遍对冷热电三联供系统在节能经济和环保方面的优势给予肯定[2]。然而,三联供系统在制冷工况下的制冷设备各有差异,节能性评价标准和分析角度各不相同,因此三联供系统的吸收式制冷系统的节能问题有待进一步研究。本文以含小型燃气轮机的冷热电三联供系统的微电网为例,从制冷系统的一次能耗、一次能耗节能率和μ值(单位燃料燃烧产生的高品位热量相当于供热汽轮机抽汽或背压排汽口处的低品位热量[3])的角度出发,对三联供系统的吸收式制冷系统和分产系统的电压缩式制冷系统进行比较,分析冷热电三联供系统在制冷方面的节能性,为进一步研究三联供系统制冷的节能性提供参考。

1三联供系统微电网

使用常规能源进行供热制冷的分产系统,其能源利用效率比较低,普遍存在着能源浪费的现象。而微电网中,分布式冷热电联产的制冷供热所需要的能量来源于低品位能源,该制冷供热系统的能量利用遵循了能量梯级原理。因此,冷热电联产系统相对于分产系统,实现了能源利用的最大化,有效解决了制冷供热所带来的能源浪费的问题,对节能环保具有重要意义。分布式冷热电联产系统的组成形式主要有3种:燃气轮机+直燃型吸收式制冷机;燃气轮机+余热锅炉(不补燃)+吸收式制冷机;燃气轮机+余热锅炉+汽轮机+吸收式制冷机。

2节能因素分析

从文献[4]提供的1163kW制冷系统能耗表中可知压缩式制冷系统与吸收式制冷系统(蒸汽双效型)相比,二者在冷水泵、冷却水泵和冷却塔风机设备中都存在能耗。此外,压缩式制冷系统和吸收式制冷系统分别在冷水机组和溶液泵中也都存在能耗现象。结合当量热力系数(指消耗一次能源热量能够产生多少冷量,即消耗1kJ燃料热能所能得到的制冷量[5])的定义及对1163kW制冷系统能耗表中压缩式制冷系统与吸收式制冷系统的能耗分析。

3制冷系统的节能性分析

本文以1163kW相同制冷量产出为前提,分别分析一次能耗、μ值和一次能耗节能率对燃气轮机冷热电三联供系统的吸收式制冷系统节能的影响,并对2种制冷系统的节能性进行比较。3.1一次能耗的节能分析本文参照文献[4]中Solar小型燃气轮机技术参数表和1163kW制冷系统能耗表相关基础数据,结合式(3),计算出μ1~μ5的值,分别为2.32,2.73,2.96,2.98,3.08。结合压缩式制冷系统的当量热力系数和吸收式制冷系统的当量热力系数表达式及2种系统的一次能耗率和一次能耗量表达式,计算出相应的一次能耗率、当量热力系数和一次能耗的数值。3.2μ值与一次能耗节能率的节能分析一次能耗节能率能够直接反映制冷系统是否具有节能性,当一次能耗节能率δ>0时,表明该系统节能,否则该系统不具有节能性。

4结语

本文以燃气轮机作为动力设备,分析了余热锅炉和吸收式制冷机组成的冷热电三联供系统的节能性。结果表明:系统的节能不仅受到系统本身所用燃气轮机型号的影响,还与当地或全国的平均发电效率的取值有关。在使用该三联供系统制冷时,应结合燃气轮机型号与当地或全国平均发电效率,尽可能选取μ值较大或较低的发电效率,同时还应考虑采用文献[7]的微网经济运行策略,从燃料价格、冷热电负荷需求和发电与售电成本等方面出发,综合比较分析,制定合理的三联供系统运行策略,使三联供系统充分发挥节能的优势。

参考文献:

[1]刘青容,阮英君,任建兴,等.冷热电三联产系统节能减排效果的理论分析[J].华东电力,2010(2):267-270.

[2]江亿,付林,李辉.天然气热电联供技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3]江亿,付林.热电冷三联供系统的节能分析[J].节能,1999(9):3-7.

[4]胡淞城.基于吸收式制冷的冷热电三联产系统的节能研究[D].兰州:兰州理工大学,2009.

[5]王敏,房华荣,邓沪秋.基于热电冷三联供节能条件的应用分析[J].山西能源与节能,2007(3):25-27.

[6]刘长军.楼宇热电冷联供系统的节能分析与应用研究[D].成都:西南交通大学,2003.

[7]郭佳欢.微网经济运行优化的研究[D].北京:华北电力大学,2010.

作者:孙文彬;杨耿煌 单位:天津职业技术师范大学天津市信息传感与智能控制重点实验室

农村电气化杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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