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热电冷联范文10篇

时间：2023-03-26 23:51:54

热电冷联

热电冷联范文篇1

关键词：热电冷三联供节能性当量热力系数

一．引言

对于吸收式制冷系统节能性的问题，几年来一直是国内学术界争论的热点。直接以锅炉蒸汽为热源的吸收式制冷机或直燃机一次能耗高于压缩式制冷机，这一点大家的观点是一致的。对于热电冷三联供，即以热电厂供热汽轮机抽汽或背压排汽为热源的吸收式制冷相对于压缩式制冷机的节能性，则在已发表的文章中众说纷纭，多数文章认为热电冷三联供系统是节能的[1][2]，一些文章认为该系统节能是有条件的[3]，而另一些文章则认为热电冷三联供系统并不节能[4]。本文结合国内一些关于热电冷三联供系统节能性的典型文献，谈一下自己的看法。

二．对当量热力系数的认识

代表热电冷三联供系统节能观点的典型文献[1]用当量热力系数对系统进行了分析。当量热力系数表示为单位一次燃料所制取的冷量。设由汽轮机抽汽口得到的每1kJ热能所耗燃料热能本应为TJ，由于蒸汽在抽汽口前已作功wKwh，而每1KWh在凝汽式机组中所耗热能为vkJ，故而抽汽得到的每1kJ热能真正耗用燃料热能的kJ数为：T-wvkJ,其倒数u=1/T-wv表示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。吸收式制冷机的当量热力系数可因此表示为：

u的值大于1，它将视热电厂汽轮机入口处和抽汽或背压排汽口处的蒸汽参数及锅炉效率而定。据文献[1]引用巴窦尔克斯等的计算，当抽汽压力不超过0.6MPa的情况下，高压汽轮发电机组的u值可达2.65。在采用此汽轮发电机组的热电冷三联供系统中，某双效吸收式制冷机的当量热力系数为：

这大大超过压缩式制冷机的当量热力系数ξc：

如果汽轮机的初参数降低，则u值和相应的ξea也将随之减小，表1列出了文献[1]给出的不同初参数下的当量热力系数。

由表1可以看出，热电冷三联供制冷能耗要比压缩式制冷低的多。即使采用低参数汽轮机的抽汽或背压排汽作为热源，吸收式制冷机的能耗也大大低于压缩式制冷，此结果多次被引用来说明热电冷三联供系统的节能优势。

表1不同初参数下热电冷三联供制冷和压缩式制冷的当量热力系数

双效吸收式制冷机的热力系数变化不大，基本上在1.2左右。于是，u值成为影响当量热力系数的关键。文献[1]没有给出u值的计算方法，而只是直接引用几十年前巴窦尔克斯的《吸收式制冷机》的有关值。在此，有必要对u的取值重新计算一下。

根据上述对当量热力系数的定义，u值可简化为下式表示：

若设汽轮机相对内效率为0.82，热电冷三联供系统中汽轮机的抽汽或背压排汽在吸收式制冷机放热凝结后返回电厂系统的温度为饱和温度，机组凝汽器压力为4.9kPa，其他有关参数取值见表2。由以上参数值容易计算出表1所示三种抽凝机组的纯凝汽发电效率ηc2值分别为0.280、0.262和0.230。于是,由式（3）可得三种初蒸汽参数的u值，进而得到此三种初参数下热电冷三联供制冷的当量热力系数,见表1。本文计算出的当量热力系数显然比文献[1]低。

再看一下压缩式制冷机当量热力系数的计算。由于在计算热电冷三联供吸收式制冷机的当量热力系数时没考虑冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机和溶液泵等辅助设备的电耗，因此式（2）中的W0应是压缩式制冷系统比吸收式制冷系统多耗的电量，采用表3中的值。同时，压缩式制冷的电动机效率也不应在该式中体现。于是，压缩式制冷的当量热力系数应为：

这样，由重新计算的结果（见表1）来看，虽然与发电效率为0.34的压缩式制冷系统相比，热电冷系统是具有节能优势的，但这种优势并没有文献[1]所描绘的那么大，尤其是对低参数机组。那么，是否凭表1中的几个数值就能说明热电冷三联供系统就一定节能呢？以下进一步谈谈对此问题的认识.

1|2

三．对热电冷三联供系统节能性的认识

热电冷三联供系统中吸收式制冷机的当量热力系数与多个因素有关。事实上，评价和分析热电冷三联供系统的节能性应考虑以下几方面：

（1）节能是相对的，与比较对象的选取有关

一个系统是否节能，是相对于具有相同产出的另一系统能耗而言的。热电冷三联供系统在发电方面是与其他发电形式(代替电厂)作比较的，在式(3)中即表现为代替电厂的发电效率ηc2。

对于新建抽凝机组的热电冷三联供系统以及由背压式供热机组构成的热电冷三联供系统，其发电量可由当地电网的其他电厂发电代替，因而，代替电厂发电效率ηc2可选择当地电网的发电效率或全国平均水平发电效率。如果ηc2取为全国平均水平发电效率0.325[5]，则三种热电冷系统的当量热力系数如图1所示。当压缩式制冷以全国平均水平发电效率的电能为动力时,即ηc=0.325，则采用双效机的高、中参数热电冷系统节能效果是明显的，而低参数的热电冷系统在高抽汽参数下节能优势并不大。

对于由抽凝汽轮机组成的现存热电厂，当改造其为热电冷三联供系统时，原本凝汽发电的蒸汽变成以抽汽的形式发电。因而，ηc2可取为该热电厂的凝汽发电效率。这种情况下热电冷三联供系统的当量热力系数如图2所示。可以看出，此时采用双效机的热电冷三联供系统节能优势与图1所示的情况相比更加明显。

在制冷方面，热电冷三联供系统是与压缩式制冷系统作比较的。因此，其节能性与压缩式制冷机的COP以及该制冷机所耗电的发电效率等因素有关。

（2）热电冷三联供系统的节能性与汽轮机初参数的高低有关

在图1和图2中，随着机组初蒸汽参数的降低，热电冷系统当量热力系数也会降低。这是由于初蒸汽参数降低使锅炉中不可逆传热加大，从而增加了系统能耗。因而，当初参数高的热电冷系统节能时初参数低的系统却不一定节能。

（3）汽轮机抽汽或背压排汽的压力对节能性的影响

文献[1]仅考虑该压力为6MPa（绝压）的情况。实际热电厂的供热机组往往不是这个抽汽压力。当较远距离输送蒸汽时，考虑到热网的压损，为满足双效机的热源参数要求，汽轮机抽汽或背压排汽的压力应比此压力高。对于在原有热电厂基础上扩建的热电冷系统，由于原有供热机组的抽汽压力已系列化，使得抽汽参数与制冷机所要求的额定值往往存在较大偏差。因而有必要分析汽轮机抽汽或背压排汽的压力对系统能耗的影响。从图1和图2可看出，系统当量热力系数随着汽轮机背压排气或抽汽压力的升高而降低。从热力学第二定律看，背压排气或抽汽压力的提高，会使蒸汽在汽轮机中作功的火用损失减小，热电厂的火用效率增加，有使热电冷系统能耗减小的趋势。但是，制冷侧的火用效率却以更大幅度减小。随蒸汽压力的改变，制冷机出力变化较为显著，而其COP值的变化并不十分明显，可近似以常数处理。蒸汽压力增大时，制冷机传热传质的不可逆程度增大，甚至为避免溴化锂溶液结晶，要对蒸汽进行减温减压处理，进一步加大了系统的不可逆损失，使得系统的当量热力系数减小。相反，如果大幅度减小汽机抽汽或背压排气压力，虽然系统的能耗降低了，但制冷机的出力会下降。因此从经济上讲，汽轮机抽汽或背压排气压力的选择存在一个优化问题。

（4）吸收式制冷机的机型对系统节能性的影响

这里的机型是指单效或双效。图3和图4分别为ηc2取全国平均水平发电效率和热电冷系统供热机组凝汽发电效率时的当量热力系数。可以看出，在图3中，采用单效机的中、低参数热电冷三联供系统是不节能的。在图4中，高、中参数的热电冷三联供系统在抽汽参数足够低时是节能的，而低参数热电冷三联供系统的能耗明显大于压缩式制冷机。比较采用双效机（图1、2）和单效机（图3、4）的热电冷三联供系统便可很容易看出，采用双效机的系统当量热力系数明显高于采用单效机的系统。显然这是由于单效机的COP远低于双效机所造成的。因此，优先采用双效机，是降低热电冷三联供系统能耗的有效措施。这对制冷站设在热电厂或热量输送系统为蒸汽网的热电冷三联供形式是容易实现的。但热电冷三联供形式之一是热电厂提供的热量通过热水网输送到各建筑物，提供吸收式制冷机所需热量。对不宜修建蒸汽热网的市区，这是可行的方案之一。由于目前普通的直埋热水管道所允许的最高供水温度不超过130℃，这种情况下只能采用单效机，其代价是增大了热电冷系统的能耗。

热电冷联范文篇2

关键词：热电冷联产负荷模拟计算写字楼负荷预测模型

1.前言

在热电冷联产系统的方案设计中，热电冷负荷的模拟计算是热电冷联产系统优化设计的基础，负荷计算结果的准确性对联产系统优化设计的成败起着至为关键的作用。然而，在建筑的规划阶段，一般只能确定该建筑最基本的信息：如使用功能和相应面积等，它反映的只是该建筑类型的共性。如何从这些基本信息来模拟不同建筑类型的热电冷负荷呢？

目前，在热电冷联产系统方案设计中，热电冷负荷计算常采用建筑物的设计负荷来进行，即根据每平方米的设计热负荷、冷负荷与电负荷来计算建筑物的总热电冷负荷。楼宇热电冷联产系统机组的选取，常采取以电基本负荷定机组容量、电力并网不上网的设计原则，经济性的评价也采取规定运行小时数的方法来进行。这种传统的设计方法可以初步确定机组的容量，但由于设计负荷不能反映出不同建筑类型负荷的逐时变化特点，不能反映热电冷负荷间的相互作用与联系，方案也就难以在分时电价模式下进行模拟，也就不能给出各个不同时段机组具体的运行策略，不能对系统进行全年逐时的技术经济模拟分析[1-2]，因而，基于传统设计负荷方法的联产方案，也就难以做到真正的优化设计。

本文在对不同建筑类型负荷的基本构成及变化特点进行分析的基础上，提出利用“负荷因子”来反映不同建筑类型负荷的逐时变化特点，进而得出了负荷模拟计算的基本原理；并以写字楼为例，提出了写字楼的负荷预测模型，

2.负荷模拟计算原理

在建筑的规划阶段，一般只能确定该建筑最基本的信息，如建筑的使用功能和相应面积等，每种建筑类型负荷的基本构成及变化特点是不一样的。负荷的构成及大小由建筑的使用功能、建筑级别等决定，它反映了设计负荷的概念；而负荷的逐时变化特点主要由建筑的使用功能、作息模式等因素决定，它主要反映了不同建筑类型之间差别。因而，对同种类型建筑来说，负荷的逐时变化特点可以利用一个反映该建筑类型属性的无因次因子来表述，在这里，我们把这无因次因子称为“负荷因子”，它反映的是负荷的逐时变化信息，是一个介于0～1之间逐时变化的无纲量数。各不同建筑类型的“负荷因子”，是在对该建筑类型的负荷变化机理进行分析的基础上，模拟计算而获得的。在不知道建筑更深入信息的情况下，其可根据该建筑类型的典型设置条件来相应求取。

2.1冷热负荷的计算

建筑的冷热负荷主要包括：围护结构传热负荷、新风负荷、人员设备负荷等，这三种负荷基本上各占总负荷的三分之一左右。围护结构传热负荷主要与建筑的围护结构及地理位置有关，而对于同地同种类型同档次的建筑而言，围护结构一般相差不大。新风负荷主要与人员的作息时间及密度等相关，人员设备负荷的大小主要与建筑类型及作息时间有关。当建筑类型确定时，人员设备及新风负荷的相对逐时变化信息就可基本确定了。因而，冷热负荷逐时的变化信息主要与建筑类型有关，即“负荷因子”主要由建筑类型来决定。

另外，由于同种类型建筑的级别和服务对象的差别，其冷热负荷相对大小也会相差较大，因而，可将每种类型建筑的冷热负荷分高、中、低三个等级来处理。这样就可通过设计负荷或在调研分析的基础上，确定不同等级负荷的相对大小，结合“负荷因子”的概念，就可最终确定规划阶段不同建筑类型的逐时冷热负荷，其建模计算流程如图1

2.2电负荷的模拟计算

电力负荷主要由不同建筑功能房间内各种用电设备所造成。电力负荷的大小及逐时变化

特征与建筑物内各种用电设备的安装功率、设备的耗电使用性能及作息时间直接相关。

根据常见的用电设备，电力负荷主要由如下几种类型构成：

（1）照明：包括各种功能房间照明（如办公室、客房、商店等）、楼梯过道照明、立面照明、安全和疏散诱导照明等；其安装功率主要取决于建筑类型和房间功能，不同的建筑类型和房间功能有不同的照明安装功率指标；而各设备耗电使用性能主要与使用的照明设备性能相关，作息时间由功能房间所决定；

（2）空调：包括冷冻泵、冷却泵、冷却塔、采暖泵、风机盘管、空调箱、新风机组等；不同空调形式的电耗特点也不相同；

（3）动力运输：主要指电梯，如客梯、货梯、消防电梯、观景电梯、自动扶梯等。电梯功耗受到楼层高度、上下电梯人数、运行时间等因素的影响。

（4）常用电器：主要指各功能房间内所使用的电器设备；如办公室内的电脑、打印机等，电器设备种类及其安装功率可由房间功能决定，对应不同的功能房间，各设备种类及相应的安装功率不同。

（5）其它：包括各种生活水泵、消防、排烟、安全监控、损耗等；

通过上述对各用电构成的分析，可以发现：建筑类型或房间功能决定影响着其用电设备的种类、相应设备的安装功率及作息时间等，因而，也可利用“负荷因子”的概念，反映不同建筑类型电负荷的逐时变化特点，电负荷的相对大小可由建筑负荷的构成、各用电设备类型的典型耗电性能等来确定。电力负荷预测模型的计算流程如图2。

逐时电负荷的计算公式如下：

（1）

其中，为逐时总电负荷，n代表各建筑类型中各功能房间类型，j为各功能类型房间内所分担的设备类型，如照明、空调、电梯、电脑等，为各功能区面积比，，为各设备投入使用系数，它主要反映各时刻设备投入的相对量，为各设备的实际功耗性能。为与的乘积，它反映的是各设备逐时耗电系数，为“负荷因子”，为负荷设计指标。

图1冷热负荷计算模型流程图

图2电力负荷计算模型流程图

3.写字楼热电冷负荷计算模型

根据以上计算原理，在对北京典型中高层（7层～20层）写字楼进行大量的实地调研分析的基础上，可得出应用于写字楼热电冷负荷预测的计算模型，下节为某典型写字楼热电冷负荷计算模型的设置条件。

3.1典型设置条件

3.1.1各功能区面积比

对于典型的写字楼而言，功能房间除了办公间外，还应有一些保证办公正常运转的辅助房间，如冷站、机房、职工餐厅、卫生间、楼道及大厅等，另外，由于停车场有地上地下之分，故将其单独列出，其不作为写字楼的辅助功能区。各功能区的对应面积比如表1

表1写字楼各功能区对应面积比建筑分区

办公区

公共区

辅助功能区

总计

房间功能

办公间

过道＋电/楼梯间

卫生间

冷站＋地下室

大厅＋门厅

职工餐厅

空调机房

面积比

73%

100%

另外，对人员密度而言，办公区可取为0.1人/m2，辅助功能区可取为0.03人/m2

3.1.2各时段人数相对百分比

由于写字楼具有较强的作息规律，根据调研结果，典型写字楼的作息时间可设置如表2

表2各时段人数相对百分比

各时段人数相对百分比

时间段

22:00-6:00

7:00

8:00-17:00

18:00-19:00

20:00-21:00

工作日

10%

100%

30%

10%

节假日

25%

10%

3.1.3各用电设备额定功率指标

(1)照明根据建筑照明标准及实地调查结果，写字楼各功能区照明安装功率指标见表2；

(2)办公设备办公间电脑安装功率取为25W/m2，打印机、复印机等可取为5W/m2；

(3)电梯对于建筑层数在7～20间的写字楼，根据调研结果，其单位面积电梯安装功率基本满足y=12.1-0.27×n其中n为楼层数，y为电梯安装功率(W/m2)，现取中间值8*W/m2；

(4)空调根据理论计算及调查结果，可得出各种空调设备的输送系数范围，其中冷站部分各设备的输送系数见表4；

(5)其它设备其他用电主要包括各种生活水泵用电、安全监控、地下车场照明及送排气用电等；由于生活水泵主要是满足人员的用水要求，根据这类生活水泵的性能特点及人均日用水的标准，可以确定各种生活水泵消耗每单位电功供水所能满足的人数。安全监控、地下车场照明及送排气用电等可根据调研结果概算。

表3写字楼各功能区照明安装功率指标房间功能

办公间

冷站＋地下室

大厅＋门厅

内部餐厅

过道＋电/楼梯间

卫生间

一般照明

非常照明

单位面积功率(W/m2)

表4冷站部分各设备的输送系数冷站部分各设备

冷却水泵

二次泵系统

一次泵系统

冷却塔

冷冻水一次泵

冷冻水二次泵

冷冻水泵

输送系数范围

35~45

32~42

30~45

150~200

缺省输送系数

160

3.2冷热负荷计算模型

根据上述设置参数，利用DeST对典型的写字楼进行冷热负荷计算，得到写字楼全年的冷热负荷逐时变化无因次因子，即负荷因子，如图3、图4。根据负荷因子及写字楼的典型设计负荷，就可以计算写字楼的冷热负荷。

图3(中高档)写字楼冷负荷“负荷因子”

图4(中高档)写字楼热负荷“负荷因子”

3.3电负荷计算模型

3.3.1耗电系数

耗电系数是用电设备逐时电耗与其额定功率的比值，它集中反映了各用电设备的实际耗电性能、同时使用系数等因素。正由于写字楼作息的规律性，导致了多种用电设备的耗电系数一般也只呈现工作日与节假日的差别，因而在下列部分用电设备的耗电系数图中，也只列出工作日、节假日的逐时耗电系数，其中前24小时为工作日，后24小时为节假日。

由于冷冻泵、冷却泵、冷却塔、采暖泵、风机盘管等空调相关设备的电耗与冷热负荷有关，因而这部分用电设备的耗电系数不能简单的采用上述工作日、节假日的区别来进行描述，其需根据冷热负荷及设备的性能来进行计算。当给定典型写字楼的冷热负荷时，就可得出空调相关设备全年逐时的耗电系数。

图5办公间照明设备耗电系数

图6办公间办公设备耗电系数

图7办公间风机盘管耗电系数

图8公共区电梯耗电系数

3.3.2电负荷计算模型

在求得各用电设备的额定选型功率和耗电系数后，就可以根据公式（1）得出写字楼建筑电负荷的逐时电力负荷。图9～图12即为不同空调系统中高档写字楼的电负荷的“负荷因子”及该设置条件下写字楼的单位面积电负荷。

图9电“负荷因子”(风机盘管＋新风)

图10电负荷“负荷因子”(全空气系统)

图11写字楼单位面积电负荷(风机盘管＋新风)

图12写字楼单位面积电负荷(全空气系统)

4.应用实例

为对负荷模型的准确性进行检验，利用北京某一具有代表性的中高档写字楼实际调研数据与负荷预测值进行比较。由于该写字楼冷热负荷尚无实测数据，在此只对电负荷模型进行校验。在应用负荷模型时，考虑了该楼的一些实际情况，对电负荷模型进行了充实修正。如图13~16所示，在全年逐时模拟的大多数时段内，逐时电力负荷预测值的大小及变化趋势与实际值几乎一致，该预测结果已可满足设计要求。另外，从电力负荷延时曲线的比较中，还可以看出：对于腰谷段电力负荷，负荷构成较为稳定，模型预测值与实际测量值非常吻合，而对于尖峰段电力负荷，由于制冷耗电不定因素的增多，预测难度加大，因而，尚有必要对冷热负荷到电力负荷的转变关系进行更深入的研究。

图13北京某写字楼2002年实际耗电曲线

图14北京某写字楼2002年计算耗电曲线

图1512月20日-12月21日实测值与模拟值比较

图162002年实测与预测电负荷延时曲线比较

5.小结

本章主要分析讨论了热电冷联产系统中负荷的预测模型研究，提出了利用“负荷因子”来反映不同建筑类型的逐时负荷变化特征，进而提出了针对不同建筑类型的特征分别构建热电冷负荷计算模型的建模思路。并以写字楼为例，建立了热电冷负荷预测模型，并对其电力负荷模型进行了初步的验证，实测值与预测值吻合较好，其可用于写字楼联产系统中负荷的模拟预测，为热电冷联产系统的优化设计奠定了基础。

参考文献

热电冷联范文篇3

关键词：热电冷联供经济性影响因素

一．引言

近几年来，国内一些城市开始酝酿建设热电冷联供系统，即在原有热电联产系统基础上增设吸收式制冷机装置，利用供热汽轮机组的抽汽或背压排汽制冷，使得整个系统不但可以发电和供热，还可在夏季向用户提供空调用冷。由于热电冷联供系统规模和投资大，系统复杂，运行期间能源消耗多，因而对热电冷联供系统的经济性进行全面深入地分析和研究是非常必要的。本文从国家或一个地区的角度，分析和探讨影响热电冷系统经济性的主要技术因素。

二．影响热电冷联供系统经济性的技术因素分析

关于热电联产经济性的研究目前已很成熟，故本文仅讨论在热电联产基础上加入制冷系统后影响热电冷系统经济性的有关技术因素。以下就系统的几个组成部分，即热电厂、热力输送系统和制冷站，以及冷负荷特性、蓄能装置等几方面对各主要技术因素加以分析。

1．热电厂包括热电厂机组的型式、容量、初蒸汽参数、抽汽或背压排汽参数等。

1)机组型式机组型式对系统初投资和运行费的影响很大。燃煤热电厂主要包括背压机或抽凝机两种型式。由于背压机组初投资低，能量转换效率高，因而对于新建热电厂来讲，背压机组经济性显然好于抽凝机组。

再看一下在原有热电厂基础上扩建的热电冷系统。假设空调负荷峰谷变化与电力负荷一致。从整体角度看，背压机组由于制冷负荷的加入而增加了背压排汽量，进而增加了空调峰期的发电容量。这会减少电网相应容量的电厂初投资，从而使整体系统的投资大幅度降。而抽凝机组在电力高峰期一般会满功率发电，故在增加制冷用热负荷后不会减少电网投资。因此，就初投资而言，背压机组经济性更具优势。在运行费方面，抽凝机组所具有的经济性则好于背压机组，因为抽凝机组由于供冷而增加的抽汽发电代替了效率低的本机组纯凝汽发电，而背压机组则是代替了效率相对较高的电网机组发电量。由于背压机组初投资减少对经济性的影响大于运行费方面的劣势，使得由背压汽轮机组成的热电冷系统经济性好于抽凝汽轮机组成的系统[1]。顺便指出，冷负荷一天之中变化幅度较大，这给热电厂的运行调节带来困难。由于锅炉负荷调节范围和惯性的限制，背压机组如何满足冷负荷的变化是一个殛待解决的问题。抽凝机组因抽汽调节较为灵活而使该问题不那么突出。

随着人们现代文明和环境保护意识的不断增强，以油、气等相对清洁的燃料代替污染严重的煤而作为城市使用的主要一次能源以成为必然趋势，其中包括燃气轮机、内燃机等型式的热电厂在城市供热方面的应用。这种热电联产装置在西方国家使用较为普遍。其特点是热电比小，发电效率高，单位容量投资少。如果燃料价格较为合理，以这种热电厂为热源的热电冷联供系统有较好的经济性。

2)机组容量主要指系统热化系数的合理选取。空调负荷变化幅度大，可选取适当容量的锅炉蒸汽在负荷高峰期作为式制冷机的热源，进而减小供热机组的容量。这样，不仅可降低系统的初投资，而且还可提高系统运行效率，使热电厂运行工况更加稳定。

3)热电厂初蒸汽参数初蒸汽参数越高，系统的发电效率越高，热电比越小，会使热电冷的经济性越好。当热电冷系统系统和所代替的发电机组所用燃料的价格在正常波动范围内时，热电冷系统年运行成本是随着热电比的降低而减小的。因此，热电冷系统应优先选用高参数的热电厂为热源。

4)热电厂抽汽或背压排汽参数的降低，会使系统的发电效率增加，热电比减小，有利于提高热电冷系统的经济性。对于吸收式制冷机而言，抽汽或背压排汽参数在一定范围内变化对其热力系数影响不大，但对冷机的出力有较大影响。当蒸汽压力每降低0.1MPa时，蒸汽型双效机制冷量减少9%-11%[2]。这表明，当蒸汽压力降低时，为保证制冷量要选择内部传热面积更大的制冷机，从而增加了制冷站的初投资。因此，热电厂抽汽或背压排汽参数对于不同的具体系统应有其最优值。

2．热力输送系统包括供热管网和供冷管网，影响因素主要有输送介质种类及其热力参数、输送系统运行方式等。

1)输送介质种类由于技术条件的限制，供冷管网的输送介质只能采用冷水。但该介质输送冷量的能力小，管网初投资及输送电耗巨大。近年来国外正在研制以冰浆或在冷水中加入相变材料作为输冷介质，可使管网输送冷量的能力大大提高，较大幅度地降低管网初投资，但这种输送技术目前仍处于试验阶段[3]。

输热介质主要指蒸汽或热水。当以蒸汽作为作为热网的输送介质时，供冷系统可采用热力系数高的双效制冷机。同时，蒸气在输送中电耗低，不需要设置热力首站换热设备及泵等。但是，蒸汽在较远距离的热网输送中，压力损失大，导致供热机组抽汽或背压排汽压力较高，热电厂热电比大，且热网的热效率较低。这会对系统的经济性产生不利影响。以热水作为热网的输送介质，可使供热机组抽汽或背压排汽压力较低。同时，热网热效率较高。但是，由于管道成本的限制，通常采用直埋管道的热水网供水温度大都在120℃以下，供冷系统只能采用热力系数低的单效机。这会大幅度地增加供冷系统的初投资以及整个系统的运行费。另外，热水网还有输送耗电大等缺点。

2)输送介质热力参数对于蒸汽网而言是指蒸汽压力，亦即指汽轮机抽汽或背压排汽压力，上文对此已作分析。

对于热水网而言，输送介质的热力参数主要是指热网供回水温度，该参数对输送系统仍至整个热电冷系统的影响都很大。供水温度选择的小,热电厂供热机组抽汽或排汽压力可以降低。但热水温度低会使制冷机制冷效率降低，制冷设备的投资及耗电量高。供回水温差增大,无疑会节省热网初投资及输送能耗。但这会导致制冷系数降低，制冷设备初投资增加。因此，从系统的经济性看，热网供回水温度应有最佳选择。

3)输送系统运行方式为保证制冷机的出力及运行效率，不希望降低热网供水温度，热网的运行基本上依靠量调节完成。由于用户热负荷变化频繁，导致热网水的循环流量在很大范围内变化，且大部分时间在低负荷下运行，常规热网运行方式将使主循环泵的电耗很大。因此，输送系统的运行方式对于热网的低能耗和安全运行有重要作用[4][5]。

3．制冷站包括供冷站位置与规模，吸收式制冷机型式、容量和运行方式等。

1)制冷站位置与规模由于冷水管道的供回水温差通常在10℃以内，供冷管道输送能量的能力远小于供热管道，相同距离下供热管道的投资要小于供冷管道。从这一点看，制冷站应尽量靠近用户。但用户负荷在地理上是分散的，位置靠近用户会使单个制冷站规模变小，数量增多，导致制冷设备容量增加，整个系统的制冷站占用空间增大，而且用户附近的制冷站建筑造价往往更加昂贵。因此，位置靠近用户又会使热电冷系统制冷站的投资增大。合理选取制冷站位置与规模是一个较复杂的问题，应从整体供冷系统考虑，全面加以优化。

2)吸收式制冷机的型式、容量和运行方式制冷机的型式主要指单效或双效。毫无疑问，在条件允许的情况下应尽量使用双效机。由于空调负荷变化幅度大，制冷站内单台制冷机容量的选择，制冷机的运行方式，包括各制冷机之间的负荷分配、启停顺序等，都会影响系统的经济性。

4．供冷负荷特性包括负荷因子、负荷密度、用户负荷性质、年最大供冷负荷小时数等。

1)负荷因子指平均负荷与最大负荷之比。负荷因子越小，则设备利用率越低，单位制冷容量的供冷系统初投资越大。与采暖负荷相比，空调日负荷因子要小得多，这会使系统的容量无法得到充分利用。同时，也会给设备的运行效率和调节手段带来不利。解决问题的有效办法包括合理选取系统热化系数和适当设立蓄能装置。

2)负荷密度指单位社区面积所拥有的冷负荷量。负荷密度大，则输送系统单位负荷投资小，有利于区域供冷的经济性。当负荷密度过小，采用区域冷热联供的单位负荷初投资过大，就会被分散的供冷方式取代。

3)用户负荷性质由于建筑物使用功能不同，用户负荷性质，即用户之间最大空调负荷出现的时刻，会有所不同。这将使区域供冷系统与用户独立设置空调系统相比，设备容量减小。工程上采用系统供冷负荷峰值与各用户最大冷负荷之和的比值，即负荷同时使用系数以体现这一减小量。各用户负荷性质将直接影响制冷站的规模和分布，进而影响热电冷系统的经济性。

4)年最大供冷负荷小时数年最大供冷负荷小时数主要取决于当地的气候条件和用户负荷性质。年最大供冷负荷小时数越大，越有利于运行费低的供冷系统发展。1|2

5．蓄能装置

当负荷因子较小时，增设蓄能装置可以大幅度减小系统容量，提高系统运行效率和安全稳定性。对于在已有热电厂基础上扩建的热电冷系统，设置蓄能设备还可提高系统的供冷能力。蓄能装置对系统经济性的影响主要取决于该装置的形式、位置和性能等。

1)蓄能装置形式如图1所示，对于热电冷系统，蓄能装置有蓄热和蓄冷两种形式。

蓄热按蓄存介质的不同有直接蓄存和间接蓄存。间接蓄存采用某种中间介质作为蓄存介质来蓄热。这种蓄热方式的蓄热温度较高，如岩和油组成的蓄存介质蓄热温度达304℃，而用一种熔化的硝酸盐作为蓄热介质蓄热温度可达566℃[6]，但间接储存方式的投资大，而采暖空调所用热量温度相对较低，故不宜采取这种蓄热方式。

直接蓄热可将待蓄存的热水或蒸汽直接储存在蓄热容器内。直接蓄热又可分为无压蓄热和有压蓄热。无压蓄热方式最高蓄热温度可达95℃，且投资低。有压蓄热方式是将蒸汽或高温热水直接存蓄在球状或圆柱形压力容器内，蓄热温度最高可达200℃，适宜于向双效吸收式制冷机供热。但有压蓄热方式投资大，相当于无压方式的2至5倍[7]。

蓄冷装置主要有水蓄冷和冰蓄冷两种方式。冰蓄冷装置具有蓄冷量大，结构紧凑等优点。但如果供冷系统采用的是溴化锂吸收式制冷机，其最低制冷温度只能达到5℃，无法使用冰蓄冷装置。

空调用水蓄冷是将冷水直接蓄存于蓄冷容器的显热蓄冷方式。主要有分层式蓄冷和隔膜法蓄冷等型式。水蓄冷温度一般为5℃至7℃，可用于蓄存溴化锂吸收式制冷机所制取的冷量。但由于以显热蓄冷，蓄冷温度差小(约10℃左右)，因而蓄冷空间较大。

2)蓄能装置位置蓄能设备的位置对供能系统的经济性有较大影响。在热电冷联供系统中，夏季供冷时蓄能设备可安置在热电厂中作为蓄热器，也可安置在冷暖房中作蓄冷器，也可将蓄冷设置在用户处。蓄能装置的设立，可使热源至蓄能装置之间的系统容量降低和运行效率提高，而蓄能装置至用户之间的系统则无改观。从这一点讲，应尽量将蓄能装置的位置靠近用户侧。但这样又使蓄能装置因过于分散而加大了投资。

3）蓄能装置性能包括装置容量、蓄能功率、泄能功率和蓄能热效率等因素。蓄能装置容量增大有利于蓄能效果的提高，但会增大蓄能的投资。蓄能容量的大小取决于热电冷系统的构成和负荷特性，需经优化计算确定。蓄能、泄能功率则主要与蓄能容量和负荷变化频率等因素有关。

从宏观的角度看，热电冷系统的经济性还与电力系统有关参数密切相连，主要指所代替的电网其它发电机组初投资和发电效率。所代替的发电机组初投资越大、发电效率越低，则热电冷系统的经济性越好。除技术因素外，一些政策性和市场因素也对热电冷系统经济性有较大影响，例如热电冷系统和代替发电机组所用的燃料价格等。热电冷系统所用燃料的价格越低，代替发电机组所用燃料的价格越高，与压缩式制冷形式的经济性相比，热电冷联供系统越有利。由于篇幅所限，不再详述。

三．结束语

热电冷联供系统庞大，影响经济性的因素众多。目前国内对热电冷系统的认识和研究还处于初级阶段。本文仅对一些影响系统经济性的主要技术参数做了定性分析，对该问题更深入认识还需作进一步的定量研究。

参考文献

1．付林江亿热电冷系统三联供系统的经济性分析（待发）

2．戴永庆溴化锂吸收式制冷技术及应用机械工业出版社

3．GoranMornhedInnovationsinDistrictHeatingandCooling1984-1994andTheirEconomicImpactASHRAETransaction1995

4．付林江亿承担冷负荷的热水网水力工况模拟计算及其应用热能动力工程1999.4

5．江亿冷热联供热水网的用户回水加压泵方案区域供热1996.2

6．G.培克曼等著蓄热技术及其应用机械工业出版社

7．S.HORIIetl.OptimalPlanningofGasTurbineCogenerationPlantsBasedonMixed-integerlinearLinearProgramming.IaternationalJournalofEnegyResearchVol.11.1987

AnalysisofEcononicFactorsImpactingonCombinedHeating，

CoolingandElectricitySystem

热电冷联范文篇4

关键词：热电冷联供经济性影响因素

一．引言

二．影响热电冷联供系统经济性的技术因素分析

1．热电厂包括热电厂机组的型式、容量、初蒸汽参数、抽汽或背压排汽参数等。

2．热力输送系统包括供热管网和供冷管网，影响因素主要有输送介质种类及其热力参数、输送系统运行方式等。

2)输送介质热力参数对于蒸汽网而言是指蒸汽压力，亦即指汽轮机抽汽或背压排汽压力，上文对此已作分析。

3．制冷站包括供冷站位置与规模，吸收式制冷机型式、容量和运行方式等。

4．供冷负荷特性包括负荷因子、负荷密度、用户负荷性质、年最大供冷负荷小时数等。

4)年最大供冷负荷小时数年最大供冷负荷小时数主要取决于当地的气候条件和用户负荷性质。年最大供冷负荷小时数越大，越有利于运行费低的供冷系统发展。5．蓄能装置

1)蓄能装置形式如图1所示，对于热电冷系统，蓄能装置有蓄热和蓄冷两种形式。

三．结束语

参考文献

1．付林江亿热电冷系统三联供系统的经济性分析（待发）

2．戴永庆溴化锂吸收式制冷技术及应用机械工业出版社

3．GoranMornhedInnovationsinDistrictHeatingandCooling1984-1994andTheirEconomicImpactASHRAETransaction1995

4．付林江亿承担冷负荷的热水网水力工况模拟计算及其应用热能动力工程1999.4

5．江亿冷热联供热水网的用户回水加压泵方案区域供热1996.2

6．G.培克曼等著蓄热技术及其应用机械工业出版社

7．S.HORIIetl.OptimalPlanningofGasTurbineCogenerationPlantsBasedonMixed-integerlinearLinearProgramming.IaternationalJournalofEnegyResearchVol.11.1987

AnalysisofEcononicFactorsImpactingonCombinedHeating，

CoolingandElectricitySystem

热电冷联范文篇5

关键词：热电冷三联供节能性当量热力系数

一．引言

二．对当量热力系数的认识

这大大超过压缩式制冷机的当量热力系数ξc：

如果汽轮机的初参数降低，则u值和相应的ξea也将随之减小，表1列出了文献[1]给出的不同初参数下的当量热力系数。

表1不同初参数下热电冷三联供制冷和压缩式制冷的当量热力系数

根据上述对当量热力系数的定义，u值可简化为下式表示：

三．对热电冷三联供系统节能性的认识

热电冷三联供系统中吸收式制冷机的当量热力系数与多个因素有关。事实上，评价和分析热电冷三联供系统的节能性应考虑以下几方面：

（1）节能是相对的，与比较对象的选取有关

在制冷方面，热电冷三联供系统是与压缩式制冷系统作比较的。因此，其节能性与压缩式制冷机的COP以及该制冷机所耗电的发电效率等因素有关。

（2）热电冷三联供系统的节能性与汽轮机初参数的高低有关

（3）汽轮机抽汽或背压排汽的压力对节能性的影响

（4）吸收式制冷机的机型对系统节能性的影响

热电冷联范文篇6

【关键词】燃气;冷热电三联供;能源;规划

1引言

燃气冷热电三联供，即CCPH（CombinedCooling,HeatingandPower），是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷。随着全球经济的快速发展，一方面能源需求不断上升，另一方面资源紧缺和环境压力日益增大。由于燃气发电属于清洁能源，二氧化碳等有害物排放比燃煤电厂低，可满足环境和排放更严格的标准，技术也比较成熟，而可再生能源还存在多种需要攻关的课题，燃煤发电随着对SO2、NOx、粉尘、重金属含量等排放更高标准的限制，技术改造成本及难度很大，所以世界各国均致力于发电结构调整，燃气发电再次受到热烈追逐。当然，人类不可能长期依赖燃气发电，因为天燃气也是不可再生的。但燃气发电可以用相对洁净的方式为人类争取到至少几十年的时间，让人类分阶段实现可再生能源、新一代能源的能源战略的革命。不管将来如何，在未来和今天之间，天然气发电是重要的过渡桥梁。仅从这一点看，天然气发电就应该值得我们充分重视，并作出足够的努力。

2浅析燃气轮机冷热电三联供装备在北京的发展潜力

由于北京市特殊的地位，北京市燃煤发电机组受到限制，北京市供电主要从山西、内蒙、河北电网供电，电力需求有保证且安全可靠。但由于热能难以长距离输送，不可能靠外地解决北京市的供热热源困境，只能依靠北京市自己解决，故北京市是一个缺乏集中供热热源的特大型城市。

2.1北京市集中供热简况

北京市城市热网集中供热热源主要有四座热电厂：国华北京热电厂、第二热电厂、京能热电厂、华能北京热电厂和四座大型供热厂：左家庄供热厂、方庄供热厂、双井蒸汽厂，双榆树供热厂。供热管网干线东至东四环，西到西三环，北至平安大街，南到广安大街，将全部热源连接起来，总长达477.6km，遍布于全市八个城区。如图1。2008年北京市城市热力网（热电厂+调峰热源）的供热能力就已达到满负荷，已没有应对重大突发性事件的热源容量弹性。根据《北京城市总体规划》提出的能源建设原则，北京“十二五”规划中明确提出，构建安全高效清洁的“‘1＋4＋N’＋X”供热体系。“1是建设一个相对稳定的中心大网；4是按照两扩两迁、先建后拆的原则建设四大燃气热电中心，形成对中心大网主力热源支撑；N则是按照与热电厂基荷1：1配比建设燃气尖峰锅炉，作为辅助热源；X是不与中心大网连接的、满足区域供热需求的独立供热系统。目前，四个为中心大网提供支撑的热电中心，2011年运营的东南热电中心位于五环路内高碑店，有2台35万kW级燃气热电机组和尖峰锅炉，2012年投入使用的西南热电中心位于丰台区草桥村，有着和东南热电中心相同的供热能力。东北热电中心位于朝阳区高安屯，建设规模为4台35万kW级燃气热电机组，西北热电中心选址在石景山区高井地区，建设规模为6台35万kW级燃气热电机组，为四大热电中心中对中心大网支援最多的项目。据北京新闻2015年3月24日报道，预计到2016年，四大热电中心全部正常投入运行。这大大提高了北京城市热网的供热能力，可是由于北京城市建设的快速发展，热源和供热设施的建设仍滞后于城市建设。

2.2冷热电三联供在北京市发展潜力大

按以上所述北京拥有全国最大的采暖热水管网，然而，在夏季，北京市由于没有用热负荷，热电联产机组要么停运、或以发电效率极低的纯凝汽方式运行。造成夏季由于热负荷的缺乏而使得供热系统的大量设备闲置，运行效率低下，造成巨大的资源浪费和经济损失。与此同时，在空调方面，由于北京是我国政治、文化和教育的中心，高大建筑鳞次栉比，且夏季气候炎热，故而拥有巨大的空调负荷。目前这些负荷基本上依靠分散的电力空调设备承担。空调机组耗电量大，且使电力负荷的峰谷差拉大，造成能源的严重浪费。另一方面，在改善空气质量、调整能源结构的大背景下，北京市天然气用量快速增加，主要用于民用及冬季供热，年耗气量居全国第三位，但冬季采暖期用气量高居全国榜首，且冬夏季峰谷差达10倍以上，夏季最低日用气不足700万m3，而冬季最高峰日用气量近8000万m3。所以根据北京市情况，改造旧城区夏季靠电力制冷方式，特别是在新规划城区直接考虑使用冷热电三联供系统，使得用电用气峰谷负荷互补，利于电网气网的移峰填谷，又提高用能的经济性。随着北京城市的继续发展，北京市一方面还要大力建设供热热源及系统，另一方面又存在大量制冷用热负荷需求，还要继续改善大气空气质量，故在北京城区未来的发展中，冷热电三联供大有发展潜力。正在建设北京小汤山未来科技城（装机容量200MW）和海淀区北部3号稻香湖片区能源中心（装机容量200MW）的示范工程也充分说明了这一点。

3对在首钢高新产业园区内规划建设投产燃气轮机冷热电三联供设备设施探考

3.1可能性

综合以上所述，由于长安街延长线通过首钢厂区并有西北热电中心的供热主管线从首钢厂区内穿过，所以我认为：(1)在首钢园区内建设以满足北京城市对供热需求的、像北京小汤山未来科技城和海淀区北部3号稻香湖片区能源中心规模的较大型的冷、热、电三联供发电供能装备不太可能。这种情况有可能的是在距首钢园区有一定距离以外的附近建设大型三联供项目，而园区内部分建筑设施使用它的能源制冷或供热。(2)由于北京市新建西北热电中心距首钢园区不远且还有一根穿过首钢厂区的供热管线，未来在园区内的建筑设施供热也有一定条件和理由全部接用市政热力管线热源供热而不建设燃气三联供设备设施。如首钢园区用市政热网供热，市政热网向市内输送热量就会减少，园区也就失去了采用新能源供能方式节能减排的示范作用了。在当前节能减排的大形势背景下，这种情况可能行也小。(3)在园区内建设中、小型规模的燃气冷热电三联供设备设施，承担园区内部分供热、供冷负荷。这种情况是有很大可能性的。

3.2开展工作的着眼点

通过园区开发部了解北京市西部区域能源规划情况，燃气冷热电三联供设备应能满足北京市环境排放标准要求和对水资源需求量要求并满足节水要求。所涉及的以下实体的关注点得到保证。所涉及的实体有：环境保护部、国家能源局、北京市政府、北京市热力集团、北京市燃气集团、北京市水务集团、北京市供电局。国家安全生产监督管理总局。⑴环境保护部是环保政策的制定和监督方，关注建设项目是否符合污染物排放标准和总量控制标准。⑵国家能源局是能源类规划的审批方，关注项目是否符合冷热电三联供政策和工作程序。⑶北京市政府是市政设施项目投资的组织和管理方，关注尽快尽好地解决北京市供电、热、冷能力和项目的设计方、投资方，保证北京市经济稳定而快速发展。⑷北京市热力集团是市政供热设施规划运营方，关注园区供热规划。⑸北京市燃气集团是市政燃气供配设施规划运营方，关注西部天然气管网建设、天然气冬夏季运行耗量平衡，确保三联供设备用气安全。⑹北京市水务集团是市政供配水设施管理运营方，关注建设项目节水程度、消耗水资源情况。⑺供电局是供配电设施管理运营方，关注建设项目涉及并网地点等情况。⑻国家安全生产监督管理总局是企业安全生产法律、法规的制定和执行情况监督者，关注天然气设备设施安全生产相关法律法规。

3.3燃气冷热电三联供的使用条件

燃气冷热电联供系统的使用包括能源供应条件、联供负荷条件、联供站址条件、联供能效条件、工程技术条件等。

3.3.1使用燃气冷热电联供系统应具备的能源供应条件

①使用燃气冷热电联供系统的区域，天然气供应应充足且供气参数比较稳定，以保证燃气轮机的一次能源供给和正常运行。②燃气轮机发出的电量即可自发自用，也可并入市政电网运行，并入电网的系统应采取发电机并网自动控制措施，燃气发电机停运时可实现市政电网供电。③市政电网实行峰谷分时电价④用户供电、供热、供冷负荷使用规律相似。

3.3.2使用燃气冷热电联供系统应具备的联供负荷条件

①待园区建筑规划后决定，根据所带供热、制冷负荷，决定三联供设备容量是按区域集中式冷热电三联供规模考虑还是按楼宇式规模考虑，以决定发电总容量及联供系统年运行时间。②用户是全年都有冷、热负荷需求还是只在夏季有冷负荷需求，冬季供暖季有热负荷需求，还是全年都有冷、热负荷需求，而在两季需求更多，如像天津北辰风电园。冷、热负荷需求特点决定系统配置情况和采用系统的形式。

3.3.3使用燃气冷热电联供系统应具备的能源站站址条件

①燃气冷热电联供系统的能源站宜靠近供电区域的主配电室，且供冷供热的半径不宜太大。②能源站应便于与市政燃气管道连接，且入站燃气压力应符合国家现行的有关标准、技术规程的规定。③楼宇规模的燃气发电机组应考虑在建筑物地下室布置还是首层、顶层，不同地点应有容量限制。④能源站应符合环保、防火、防爆等安全要求⑤能源站宜独立设置或室外布置，当确有困难需要贴近民用建筑布置时，应采用防火墙隔开，且不应贴临人员密集场所。

3.3.4使用燃气冷热电联供系统的能效限定条件

①燃气冷热电联供系统的年平均能源综合利用率应大于70%。②燃气冷热电联供系统的年平均余热利用率宜大于60%。③采用内燃机，全系统年节能率应大于30%，采用燃气轮机时，全系统年节能率应大于20%。燃气冷热电联供系统的节能率是在产生相同冷量、热量和电量情况下，联供系统相对分供系统的一次、二次能源的节约率。④在冷热电联供系统的能源站内，各台燃气发电装置的负荷率都宜大于80%。⑤辅助燃气锅炉的效率宜大于90%。

3.3.5使用燃气冷热电联供系统的工程技术条件

燃气冷热电联供系统应的设计、施工、验收和运行管理，应符合国家关于施工、建设、验收、运行规程规定。

3.4当前推进建设燃气冷热电三联供制约因素及建议

3.4.1制约因素

⑴行政体制障碍由于该项目属于能源综合利用，包含能源的输送、转化和使用等多个环节，涉及燃气、电力、环保、热力、安全生产等多个部门，各部门之间行政上相互独立、相互制约，利益各不相同，如果没有政府牵头协调，作为使用业主单位很难协调各个能源部门满足各个能源单位的要求，这导致项目在审批、手续办理等方面遇到困难。⑵电力并网、上网和售电障碍系统应该与电网并网运行。当系统发电不能满足用户全部需求时，由电网给予补充，同时多余的电力还应销售给电网公司。但在我国建设的项目电力并网方面都遇到了较大困难，除一些已经建成的项目仍未获得并网批准外，即使经政府批复电力部门同意上网的项目，电力公司提出的并网费用也使的用户难以承受。目前，我国电力并网规则条款仅针对大型电厂，燃气冷热电分布式能源项目发电并网事宜尚未明确规定。这也是导致项目并网存在障碍的原因。为消除此障碍，国家应在电力法规中，增加支持分布式能源项目电力并网的明确条款，以促进燃气冷热电分布式能源技术的推广。⑶缺乏技术标准和规范要求我国燃气冷热电分布式能源还处于起步阶段，建好的项目还不多，相应的设计、施工、验收、运行维护等技术标准和规范也尚未出台，这都影响了项目的建设发展。⑷设会效益不能得到合理体现国内能源价格体系尚不健全，能源价格并不反映其真实市场价值和环境价值，许多能源价格还带有福利性质，如供热价格等。分布式能源项目具有提高能源综合利用效率、减少能源输送损失、提高能源供应安全性、优化能源节构、平衡燃气电力峰谷差、减少温室气体排放等多项社会效益，但是目前在没有相关支持鼓励政策的情况下，采用分布式能源技术增加的技术和资金风险全部由业主承担，产生的社会效益却没有转化成经济效益体现在业主身上。⑸缺乏适合的商业运作模式燃气冷热电分布式能源项目涉及燃气、电力、热工、空调、控制等各个专业，技术涉及面广，在项目设计采购、施工、运行的各个阶段需配置高素质的技术人员，加之国内缺乏相关技术标准和规范指导，用户自行建设分布式能源项目人员成本高、技术风险较大。还有项目涉及的并网、上网、设备减免税等许多政策问题，协调起来难度很大。如我国电力法不允许电力行业以外第三方向电网⑹主机及其它设备的国产化目前，设备大多靠进口，运行、检修费用高，为降低投资等费用，设备的国产化是重要环节。

3.4.2意见建议

热电冷联范文篇7

关键词：城市能源系统热力学分析冷热电联供集成创新

一、现状和问题

经济持续快速发展使我国能耗以10%左右的速度增加。2006年，GDP占世界5%的中国耗用了占世界15%的近25亿吨标煤能源。换句话说，单位GDP能耗是世界平均值的3倍。能源利用效率33.5%，远世界平均水平。世界能源终端利用分布大体上是工业、建筑物、交通各占3成左右。而还处于工业化发展阶段的中国则是：工业60%多、建筑物20%多、交通10%多。低能效在建筑物方面的表现是：单位建筑面积能耗比同气候条件的发达国家高2-3倍。以空调能耗来说，发达国家住宅单位空调耗电20-30W/m2、，而中国则近100W/m2。

据建设部统计，我国近年来新增建筑的95%是不节能的。可以看到：一个个新兴的城市，到处是玻璃幕墙，落地飘窗，分体（或楼宇中央）空调，室内末端都是风机盘管，电或燃气热水器；北方则还有大量小锅炉-金属散热片供暖，水温80-60℃或更高，采暖费用多仍按每年每平方米缴纳---还是30年前石油1美元/桶时候的局面。城市发展规划只考虑功能区块、交通、供电、上下水和绿化，没有城建能源规划；新建房屋以“毛坯房”交工，能源供应设施任业主随意而为---还是30年前的模式。尽管近30多年来，随着能源价格成十倍上涨，能源利用，包括建筑节能技术日新月异：节能建材、新型围护结构和系统节能技术、冷热电多联供、分布式能源、集中供热、区域供冷、蓄冷、新型空调末端技术等，许多都是革命性的进展。我国北京、上海等大城市的若干项目也都有采用。然而并没有像家电、计算机和汽车制造那样，很快地被我国所掌握、推广和创新，取得建筑节能效果。其原因并不是技术问题，而是观念和机制问题。现代城市的建筑节能，决不是个体行为，而是由市政当局的观念、政策、体制和规划所驱动的系统工程。因此，当我们看看30年来的欧洲，再展望30年后16亿中国人的90%将会居住的城市建筑的能源状况时；我们会意识到：改变必须从现在开始！

二、热力学分析指出的创新方向

根据建设部的统计，我国建筑用能各部分所占比例如下表.表中给出了反映各种终端用能品位的能级系数。

建筑物采暖空调和生活热水用能是为人提供一个舒适的环境,而这个舒适环境的温位是非常接近于室外大气和水体环境的。它们所需求的是非常接近于环境温度的低品位的能量，其能级系数均在0.1以下。然而，传统的、也是目前我国为建筑物提供能源服务的系统的实际模式是：北方采暖主要以直接燃煤的小供暖锅炉和热电厂的1MPa蒸汽；空调绝大部分用电，热水则是用电或燃气，都是能级系数为1.0的高品位能源；能源转换和传递的温差很大，也就是有效能（即佣）损失大，佣效率低。

随着技术的不断进步和化石能源加速消耗导致剩余储量减少，能源和设备的比价必然地逐步升高。增加投资和换热面积以减少传热温差和佣损失的节能和经济效益十分显著。近30年工业中液相流体间的传热温差来已从80-100℃降低到20℃左右，深冷情况下低至1℃。在建筑物采暖和空调系统的末端也有同样的趋势。表2、3和4分别给出了采暖、空调和热水能源供应的传统模式与高能价下经济合理的模式的第二定律效率即佣效率分析比较。

备注：1、能级系数是以夏季平均的环境温度为基准温度计算的（35℃）。2、网电按全国平均发电效率35%，输变总损失10%计；DES按联合循环就地直供计。3、设在大区域内抽汽吸收制冷能效与电压缩制冷相当。4、采用盐水、膜除湿技术时，独立新风+辐射供+DES系统的佣效率更高。

上述热力学分析指出的改变“高能低用”模式，提高佣效率的方向和途径是：一、末端设施创新，减少传递佣损、在技术经济优化条件下，使供冷（热）媒温度尽可能接近目标温度；二、冷热电联供：优化一次能源转换传递全过程；按“温度对口，梯级利用”的科学用能原理，先作功发电，再用低品位的烟气和蒸汽冷凝潜热供低品位的建筑物用能。三、扩大系统规模，发挥大机组、满负荷高效运行、不同用户负荷在时间和空间上互补的优势，提高转换效率。四、采用热泵等各种先进技术，进行柔性的、能适应外部经济、技术、气象等条件变化的大系统集成优化规划设计。这样，就可以使一次能源利用的佣效率大幅度提高。

三、实现创新的技术集成系统【1】

在上述热力学分析指导下，相应的各种技术一直不断在应用中创新。包括：

1、空调末端的新技术：正在国外兴起的独立新风的空调系统已把降温和除湿两个功能分开。降温是通过埋设在混凝土地板或天花板中的交联聚乙烯管通循环的冷水辐射供冷。由于传热面积很大和连续运行，供水温度与目标温度之差只需4-5℃左右。以21-22℃左右的水温，保持26℃的室温，佣耗很小；而且人体的感觉也更舒适。除湿可以采用盐水除湿、吸附除湿、膜分离除湿等多种方法降低耗能【2】。即使仍然采用传统的冷水除湿，也能够藉除湿与降温设施分开，实现冷水的“梯级利用”而把循环制冷水的温度差拉大到15-18℃；从而大幅度提高制冷的能效（COP），降低长距离输送的投资、功耗和冷损。对不适宜采用辐射供冷、还须用风机盘管的建筑，采用这项技术也有拉大温差，冷能梯级利用的效果【3】。

地板或天花板辐射供暖也有同样的效果。只不过由于供暖负荷更大，（目标温度与环境温度差夏季9℃，冬季29℃,相差3倍多，散热也多），供水温度与目标温度之差也就需要大些，在20℃以上；即水温40℃左右。由于热媒水温低，就有可能利用汽轮机冷凝潜热（38-42℃）的废热源；而且腐蚀、结垢等问题也可基本消除。

欧洲很多国家早已逐步大规模采用地板或天花板辐射供暖、供冷。我国东北、西北一些城市采用地板辐射供暖的小区也在迅速增加。不过有的缺乏集成配套，有的参数不合理，如供水温度高达50℃，或仍采用1Mpa蒸汽加热热水等等。建设部已经颁布了地板辐射供暖标准【4】。某地产项目采用欧洲设计，采用低品位能源小温差天花板辐射供暖供冷；能耗很低。财务核算表明，建设和运行成本并不比传统的供暖和1Mpa蒸汽散热器/风机盘管电空调高。

2、规模化的区域供冷技术：与城市冬季集中供热相似，区域供冷系统（DCS）近年来在国外发展很快。DCS集中多台大型制冷机组，用开工台数适应变化负荷，因此总能保持高制冷效率；加上系统内各类建筑物，如住宅、办公室、商业建筑等冷负荷多不同时，所以总装机容量可以大大减少。DCS的缺点是冷水输送距离大，管网投资，冷损和循环泵功耗费用占系统总费用比例较中央空调大。采用前述的末端新技术，循环冷水温差拉大到15-18℃，比传统的5--7℃增大3倍，而且回水温度高达20℃以上，就可以克服这个缺点；使泵功耗、冷损、和管线投资都成倍降低【3】。近年我国DCS项目正不断增加。

3、冷热电多联供---新一代城市能源系统：我国北方典型的以集中供暖为基础的“热电联产”是在高压锅炉--汽轮机基础上抽出1MPa蒸汽供暖（“热电比”2.9）。这比小锅炉集中供热的佣效率高了许多。而在采用天然气联合循环+抽汽供暖条件下，由于发电效率高，“热电比”只有1.2。此时，按“以热定电”原则满足“热电比”为5.7的建筑供热需求，必须“联产”比需求多4倍的电。这就需要在发挥“热电联产”的高转换效率的同时，再加上各种先进制冷、制热的技术，例如各种地源、水源热泵系统，利用烟气的余热加热生活热水的系统；以及利用太阳能作为供暖和空调的辅助能源等，并加以优化集成，达到最高效、经济的“冷热电多联供”的目标。这就是30年以前开始发展，现已很成熟的分布式冷热电联供能源系统（DES/CCHP）。【5】。按照美国商务部的统计，DES/CCHP系统比传统的技术节能46%，减少CO2排放30%。不仅如此，DES还大幅度减少输变电设施的投资、损耗和运营费，帮助电网“削峰填谷”，增强供电的可靠性。发达国家能源利用效率在52-55%，比中国高近20个百分点，DES/CCHP对此是有重大贡献的.

4、围护结构节能的配合：建筑物用能优化是一个系统工程。显然，围护结构的优化是能源供应系统优化的基础。适当增加投资用于改善热工性能；如采用优良的隔热材料、合理的设计参数（如窗墙厚度、面积比、通风、采光、遮阳设施等）优化的小区规划等；会使单位建筑面积的能耗显著降低【6】。按照当前的能源价格，增加的投资回收期在10年左右，都是合理的。因为建筑物的经济寿命可达60年以上；并且今后能源价格肯定还会逐渐上涨。现在的开发商为了少投入资金而致单位面积能耗过大的短期行为，不仅直接浪费能源，而且最终浪费大量资金。因为当能源价格上涨到“浪费不起”的时候再投入围护结构改造的资金将比起初建设时多得多。

四、借鉴国外经验创新中国城市能源供应系统

1、建筑物能源系统改进国外进展【7】：自70年代的第一次能源危机开始推动上述建筑节能技术以来。发达国家，特别是欧洲，不断在进行从建筑物的围护结构到能源供应系统的改造。到现在，丹麦和荷兰全国40％以上的电力都来自DES/CCHP。英国2000年新CCHP项目共1536个,总装机容量达到4.76GW;计划到2010年达到10GW，增加一倍多.美国DES/CCHP至2003年总装机容量为56GW，占全美电力总装机容量的7％;计划2010年装机容量达到92GW，占全国总用电量的14％；7年增加一倍.日本全国DES/CCHP1999年仅142座。至2003年初已达4292座，总装机容量6.5GW。近年来，随着石油价格再一次飞涨，各国更进一步加大了发展DES/CCHP力度。还推出了各种节能投资公司带资投入节能改造项目，业主以所节约的能源费用偿还的机制。值得我们借鉴。

2、中国建筑物节能既有严峻挑战，也有极好的机遇：2006年，中国总能耗已经接近25亿tec,人均1.8tec/a。按照表5的历史数据，对中国人均能耗做保守的推算，到2030--50年我国人口达16亿时，总能耗将达到40--48亿tec/a。

站在目前“95%的建筑都不节能”的起点，中国面临着极其严峻的挑战：将有6-8亿人口陆续从农村进入城市，使城市耗能倍增；石油对外依存度2007年已达到50%，还将继续增加；CO2、SO2、NOX等排放已经超过了环境容许的70%。迄今的“没有城市建筑能源规划，新建房屋能源供应设施由业主随意而为，单位能耗比欧、日高2-3倍”的模式，是不可能再继续下去的。但是，怎么办？

中国的国情特点是：城市规模大、人口密集、居住集中；随着城市化进程和生活水平提高，空调负荷迅速增加，生活热水需求快速上升；地处北温带，冷暖负荷兼有；大部分住在住宅小区高层公寓，与商业、办公建筑交织。这是建设以DCS和集中供热（DHS）为基础的大型DES/CCHP的极好条件。多联供的经济范围合理半径是：电10kV,2公里左右，空调冷水3-5公里，1MPa蒸汽：1--2公里，40℃左右的采暖和60℃生活热水4-5公里。相应的经济供应面积：5-12平方公里。其实，国外的DES并不都是小型的。美国1999年的统计，980座DES中，平均容量78MW的大型系统只有27座，但却占总容量的42.8%【7】。

中国建筑节能同时也恰逢极好的机遇：正处于城市化的高潮，大量新城镇、新城区正在规划；每年耗用全世界一半的水泥，新建16-20亿m2房屋；新建比改造更容易采用最先进的技术；各种建筑节能集成配套技术均已成熟可用；能源结构调整、大力发展天然气刚刚开始刚起步；大型DES/CCHP是天然气最高效利用的最广阔的市场；相应的制造业已有强大基础。这些都是比西方30年前好得多的历史条件【8】。笔者主持规划的几个5km2左右的DES/CCHP项目的财务分析表明：天然气价格在2.5-3.0￥/m3条件下，投资回收期可在10年左右。而这是使用同样价格天然气的大型联合循环电站所达不到的【9】。

3、推进的障碍和步骤：建设部提出中国建筑能耗在1985年基础上降低50-65%的目标已经10年，然而实际进展并不尽人意。分析起来，最大的障碍乃在于观念和机制。在观念上，许多人把建筑节能看作一些离散和孤立的普通工程问题，并用行政办法来解决。各个城市的“墙改办”和“热改办”等机构就是代表。不同专业的人士也会只强调某一个侧面。然而实际上，建筑节能是根植于深厚的理论基础上的复杂的大系统工程，并且需要以技术经济优化为目标，靠多学科交叉集成来以实现。目前我国的社会运作机制和政府内部各部门职能分割的状况，较难于协同解决这类复杂系统优化问题。然而现实的挑战已经到了非解决不可的地步了。下面分两类情况列出推进的主要步骤：

新建城区或城镇：（1）制定区域能源规划，主要是建筑物冷热电三联供的详规和实施机制-构建区域能源服务公司；（2）与城区规划，包括功能区块划分、电力、燃气、道路、给排水等在内的其他各项规划逐一协同落实；（3）制订地方建筑节能标准实施细则，规定围护结构设计标准，空调末端型式、冷热水管线入室等具体规范，强制推行；（4）按照新区开发建设时间进程，制定具体实施方案和进度。

现有城区：（1）把城中心区现有的热电厂、调峰电站、拟搬迁出去的大型企业自备电站改造为大型DES/CCHP的能源服务基地；（2）以附近大型酒店、商厦、机关、医院为初期主要冷用户，以酒店和居民住宅为热水用户；依靠城建部门协同解决管线敷设问题；这可以立即开展；（3）逐步推行现有建筑围护结构的节能改造，同时扩大冷、热用户；（4）随天然气供应逐渐充足，按规划逐步布设新的DES/CCHP站点。后者可能需要10-15年的时间。

4、政府的主导作用：世界各国的经验证明，建筑节能绝对必须依靠政府的主导和推动。这决不是要政府包办一切，也不须用纳税人的钱。从上述的实施内容中可以清楚看到：政府的作用，首先是制订城市建筑物能源利用发展规划，并与其它各方面规划仔细协调；其次是制订各种落实节能减排规划、实施内容的法规、规范；第三是出台相关的优惠、激励、惩罚等支撑或遏制政策和措施；第四是牵头组织、协调、检查、督促。在强势政府的态势下，要是它不作为，这类协调综合的事就很难推进；要是它按照客观规律真抓实干，就一定能干成。

致谢：本文工作受到国家重点基础研究规划项目“高效节能的关键科学问题”（编号：G20000263）资助，并承左政博士和王小伍博士协助校阅中、英文稿，特此致谢。

参考文献：

[1]华贲集成创新可使中国建筑物能效加倍建筑科学2007223（2）：9-14

[2]王子介，辐射冷暖加置换通风，一种新型节能的建筑空调方式，中国建筑业协会建筑节能专业委员会2006年年会论文集，pp.138-140.2006年9月，杭州

[3]中国发明专利：一种区域供冷系统及其冷量梯级利用方法申请号：200610122795.9

[4]中国行业标准JGJ142--2004:地板供暖设计标准，中国建筑工业出版社，2004

[5]龚婕华贲，分布式能源系统：联产和联供沈阳工程学院学报200713（1）：1-5

[6]Hua,B;Hu,WB;YinQH;Zhang,ZG.Integratedhierarchicalmodelingofcompoundbuildingenergysystem..EnergyConversionandApplication,2001,VoliandⅡ：960-963

[7]左政华贲叶国栋，分布式冷热电联供在我国建筑中的应用前景，广州能源，（将发表）

热电冷联范文篇8

【关键词】暖通空调系统；节能技术；变频技术

1暖通空调能耗现状

我国暖通空调能耗约占建筑总能耗的55%。特别是在炎热的夏季，用户的制冷需求直线上升，空调负荷投入大，如果不能在空调负荷的控制中有效应用节能技术，会加大电能以及煤炭等能源的消耗，加重环境污染问题。对当前的暖通空调节能技术的研究现状进行总结发现，我国暖通空调节能技术应用前景广阔、市场良好，应用节能技术可以降低20%～35%暖通空调能源消耗，在保证人们需求的基础上缓解我国的能源危机，实现节能减排的目标。

2暖通空调节能新技术

2.1变频技术。压缩机是保证整个空调系统正常运行的关键设备，当空调制冷时压缩机会消耗暖通空调系统较大部分的电量。而传统压缩机定频工作，随着室外环境温度降低，室内空调负荷减小，压缩机的功率也不会随之变化，电能浪费严重。变频空调的工作原理是利用变频器来控制暖通空调压缩机的供电频率，以此控制压缩机功率，压缩机可根据负荷无级调节[1]。此外，变频空调内置的传感器能测量建筑的内部温度，并根据测量结果来调整压缩机的转速，以保证制冷调节质量、满足人们生产生活的需要。交流变频空调和直流变频空调的工作原理存在一定差异，前者工作原理的重点在于对稳定差的测定，生成特定的频率信号，从而有效控制压缩机的电压、转速以及制冷量；后者的工作原理相对简单，是通过改变加在永久磁铁上的电压实现对转子转速的控制，以此满足制冷和制冷需要。2.2温湿度独立控制技术。空调系统总负荷组成体系中，显热负荷（排热）为重要部分，占比70%～80%，剩余部分则为潜热负荷（排湿）。根据热湿耦合处理方式的基本特征可知，冷源温度易受室内空气露点温度的影响，通常控制在5～7℃。仅从排除余热的角度来看，此时冷源温度在15～18℃时便可达到要求。由于显热负荷占比较大，原本通过高温冷源排走热量的方式缺乏可行性，此时需要得到5～7℃的低温冷源的支持，随之产生的问题则是能源浪费量增加，严重抑制制冷设备的工作效率。温湿度独立控制空调系统中，其配置的是具有相互独立运行特征的温度与湿度空调系统，各自具有独立控制功能，前者调节室内温度，后者调节室内湿度。温度控制系统包括高温冷源、余热消除末端装置，推荐采用水或制冷剂作为输送媒介，尽量不用空气作为输送媒介以降低输配系统运行能耗。除湿工作均通过独立的湿度控制系统而完成，但对于显热系统而言，其对应的冷水供水温度将提升至157～187℃，此时能够给天然冷源的使用创设良好的条件，尽管采取的是机械制冷的方式，但制冷剂依然可以高效运行，其性能系数具有大幅提升。余热消除末端装置的可选形式较多，包含辐射板、干式风机盘管等，相比室内空气的露点温度，供水的温度明显更高，基于此特点，有效避免结霜现象。温湿度独立控制空调系统将室内排热排湿过程中的排热和排湿过程分开处理，可解决以往热湿联合处理过程中损失量过大的问题。此外，独立的控制调节系统具有更强的灵活性，可高效处理温度和湿度，与室内湿热比相适应，从而避免室内湿度过高（或过低）的情况。2.3蓄冷技术。空调蓄冷的工作原理是当电网的负荷较低电价优惠时，进行冷能存储，而当负荷高、电价高以及夏季制冷需求大时释放存储的冷能，保证人们生产生活的需要，这一原理也被称为“削峰填谷”[2]。潜热蓄能：将物质发生相变时所吸收或释放的热能储存起来的技术，如冰蓄冷，其是典型的潜热蓄能技术，利用潜热蓄能的原理将冷量以冰的形式储存。显热蓄能：将物质发生温度变化时所吸收或释放的热能储存起来的技术，如水蓄冷，其是典型的显热蓄能技术，利用显热蓄能将冷量/热量储存起来。由于机场项目场地宽裕，便于蓄能装置安放，故其更为适宜采用节能性与经济性较好的显热蓄能系统，常用的显热蓄能方式为水蓄冷。该系统可以实现制冷机供冷、制冷机蓄冷、蓄冷供冷、制冷机联合蓄冷管供冷等多种工况。为了解水蓄冷技术在机场建筑中的应用情况，对上海浦东机场的水蓄冷工程项目进行了实地考察与调研。该项目设置4个22m高、直径为26m的蓄冷罐。初投资约4000万元，罐体占地面积约4亩，年运行节省电费约700万元/年。可见水蓄冷具有良好的经济效益，适用于在机场类建筑。但蓄水罐体型庞大、占地面积较大，项目实施中需选择好蓄水罐安置点位，并合理考虑用地成本。2.4冷热电三联供。冷热电三联供能源系统通过各种一次能源转换技术的集成运用，在一个区域内同时提供电、热、冷等多种终端能源，实现能源的梯级、高效利用。冷热电三联供系统由于采取了分布式布置，能源中心建设在服务区域的负荷中心位置，不但可以获得30%～40%的发电效率，还能通过适宜的技术手段回收中、低温废热，为用户提供所需的冷、热供应，其综合能源利用率可达80%以上，大量节省了一次能源。同时，与集中发电、输配的传统形式比较能减少6%～7%的线路损耗。冷热电三联供系统的余热利用工艺需综合考虑发电机组的种类、热效率、余热品质等参数后确定。以燃气轮机为例，常见的系统工艺流程有发电机与吸收机的直接连接和经过余热锅炉的间接连接两种方式。燃气轮机直接连接的三联供系统示意图见图1。天然气冷热电三联供分布式能源在国内外众多项目中取得了成功，本研究搜集了国内外多个典型工程案例运行模式及其系统基本参数。对所调研搜集的项目进行了统计分析，发现上述项目发电效率平均值约为38%，一次能源利用率平均值约为89%，约70%项目三联供制冷容量在25MW以下。可见，冷热电三联供项目在民用建筑中具有良好的应用效果，一次能源利用效率约为89%。2.5智慧能源管理系统。数字化管理节能控制技术具有较高应用价值，能够为暖通空调的运行管理奠定良好基础，根据空调系统的实际运行情况来设计具体的技术参数，保证运行管理的科学性。数字化自动控制系统能够全面检测建筑室内的各类设备，获取工况、功能等具体数据和参数，深层次评估各类设备的运行状态并修正缺陷，提高整个建筑能源能效管理和控制的精细化和信息化水平，保证各类设备安全稳定运行，控制人力成本和能源损耗。

3工程实例

本文以某经济发展地区的商办楼空调系统为工程背景。3.1冷热源。研究工程的定位和设计要求并满足节能减排目标的要求，选择高性能离心式变频电制冷机和真空燃气热水锅炉来分别作冷源和热源，前者数量为4台，后者数量为3台，再选择1台水冷螺杆式电制冷机组来进行调节处理。3.2空调水系统。机械循环四管异程式和一次泵变频变流量系统为可行的方式，以5台变频冷冻水泵为核心，共同组成离心式冷水机组；螺杆式冷水机组则采取的是2台定频冷冻水泵相组合的方式；真空锅炉所用设备为4台变频热水泵。在既有装置配置方案的基础上进行优化，冷冻水、热水系统均内置分集水器，其中留有一路作为备用，确保在发生异常时其依然可维持正常使用状态，以增强系统的稳定性。3.3冷却水泵。离心式冷水机组配备5台变频冷却水泵，螺杆式冷水机组配备2台定频冷却水泵，塔楼屋面层配备8台开式横流冷却塔，各冷却塔风扇均配备有变频器及防冻电加热器。此外，该暖通空调系统有余热利用功能，能够为人们用水提供预热，借助容积式换热器的作业来换热冷却水，满足人们生活需要。因为该工程是商办楼，机房和通信设备房的空调使用情况与一般空调使用存在差异，所以在塔楼屋面层设计了能够24h冷却的系统，并且为4～27层办公楼标准层制冷需要设置了闭式冷却塔，数量为3台，其中1台备用。整个冷却水系统结构的设计严整，横、竖协同，能够满足水力平衡的需要。3.4空调节能自动控制系统。该暖通空调系统应用了楼宇自动控制系统，并且安排布置了能耗和效率检测仪器，能够动态收集和计算空调系统各个设备的工作状态和相关参数，当发现异常情况时马上发出提醒和警示，并修正各个设备的参数和运行值，保证运行频率正常，达到对能耗控制的目的。

4结束语

综上所述，为了实现节能减排目标，减轻环境污染，必须重视暖通节能技术的应用，并且在应用过程中做好经验总结，优化暖通节能技术，提高暖通空调系统自动化控制水平。

参考文献

[1]常钦光.建筑暖通空调节能技术探析[J].建材与装饰，2017（44）：183.

热电冷联范文篇9

根据动力装置，热电冷联产可分为外燃烧式（蒸汽动力装置）和内燃烧式（燃气动力装置）。分析了外燃烧式热电冷联产系统节能条件，计算表明内燃烧式系统具有节能优势和潜力。

关键词:热电冷联产供热供冷节能

Abstract

Accordingtothekindofpowerplantthecombinedheating,coolingandpowerproductionsystemcanbedividedintoexternalcombustionandinternalcombustiontypes.Analysestheconditionsofenergyefficiencyfortheexternalcombustionsystems.Explainstheadvantageandenergysavingfortheinternalcombustionsystemsbyaexample.

Keywords：combinedheatingcoolingandpowerproductionheatingandcoolingenergyefficiency

0引言

热电冷联产（trigeneration）是同时生产电能（或机械能）、热能和冷媒水的一种联合生产方式，由热电联产（cogeneration）发展而来，是热电联产技术与制冷技术（吸收式或压缩式）的结合。

热电冷联产装置的选择范围很大。就动力装置而言可选择外燃烧式蒸汽动力装置和内燃烧式燃气动力装置；就制冷而言可选择压缩式、吸收式或其它热驱动制冷方式，还可以根据用户性质、条件选择大规模热电冷联产生产装置和设在用户现场的三联产装置。热电冷联产系统流程也有许多优选的余地。

在热电联产应用中，背压汽轮机常常受到区域供热负荷的限制不能按经济规模设置，多数是容量相当小和效率低的，而燃气轮机则通过技术革新已经产出了尺寸小、质量轻、机械效率高和排气温度高的产品。产品的容量从小于750kW到大于75kW，甚至有容量超过300kW和小于80kW的。它们用于热电联产时，机械效率为30%～40%，热效率为70%～80%。所以在有燃气和燃油的地方，燃气轮机正日益取代汽轮机在热电联产中的地位。

20世纪90年代初建成的日本新宿区域供热供冷中心的热电冷联产是一个大规模系统的典型实例。该系统由燃气--蒸汽联合循环热电联产装置、汽轮机拖动的离心式冷冻机、背压汽轮机排队汽余热驱动的吸收式冷冻机等组成。作为基本负荷制冷机采用这种"前置式"组合，能适应一年中冷、热负荷的变化而保持高效运行，节能达10%。近年来我国上海浦东国际机场和上海市黄浦区中心医院也建成了燃气轮机热电冷联产系统。

1外燃烧式热电冷联产

外燃烧式热电冷联产系统是由锅炉产生高压高温蒸汽，利用汽轮机将蒸汽的热能转变为机械能，并带动交流发电机发电；汽轮机的抽汽或排汽对外供热和驱动吸收式制冷机制冷。此外，该系统还可作如下变化：用制冷压缩机取代交流发电机，或在抽汽式汽轮机的抽汽处装第二台带动制冷压缩机的汽轮机。

热电冷联产对于热电厂来说夏季要供冷从而全年可以多发电，提高了设备利用率。但是与凝汽式发电相比，供热汽轮机组电效率降低，所以说，外燃烧式热电联合生产热能是以发电量的减少为代价的。笔者在文献[1]中估算了利用汽轮机抽汽或排汽对外供热和驱动吸收式制冷机制冷情况下的供热、供冷一次能耗率。方法是在消耗同等数量燃料热的条件下，热电机组因供热而比用凝汽式机组所减少的发电量，折合成一次燃料热，作为联产供热消耗的能量。因这种方法固定了发电能耗率，故可只根据供热和供冷一次能耗率来估计哪一类热电冷联产系统是节能的。而且用该法也便于与其它单纯供热和供冷的系统比较。这种方法还能区别汽轮机型式、进汽参数及供热参数等不同因素的影响。这一点对于供冷能耗估算是至关重要的。

估算结果表明，利用联产热供暖供冷与用锅炉或直燃热相比总是节能的。至于把得用联产热供暖与电动热泵供暖相比，以及利用联产热驱动制冷系统供冷和电动制冷相比的结果，则不能一概而论。由于汽轮机型式和进、排汽压力有高有低，制冷机和热泵的特性系数COP也有高有低，还有电厂效率和实际运行情况等等，所以必须全考虑有关因素具体分析。总体上，利用外燃烧式热电联产的热能供热制冷，需要汽轮机有较高的进汽压力和热驱动制冷机较高的性能系数，才能与具有较高性能系数的电动制冷机和热泵相竞争。汽轮机直接拖动的压缩式制冷一次能耗率取决于制冷机的COP，与电动制冷类似。

2内燃烧式热电冷联产

在内燃烧式热电冷联产系统中，内燃机或燃气轮机通过一或两个轴，向交流发电机和/或制冷压缩机提供机械能。由一自动调节系统调节交流发电机和制冷压缩机提供能量的比例。内燃机或燃气轮机的排气余热可以直接或间接（通过余热锅炉）用于供热及吸收式制冷机组制冷。回收排气余热所得蒸汽也可先带动汽轮机发电或产生机械功，构成燃所-蒸汽联合循环，进一步提高热能动力装置的效率，然后再由汽轮机的抽汽或排汽供热及由吸收式制冷机组制冷。

内燃烧式热电联产热能是从回收燃气轮机或内燃机排出的烟气或冷却汽缸的余热所得，若未采用燃气-蒸汽联合循环，则不影响发电量却提高了热能利用率。所以可视为废热利用，从能源的有效利用来看比外燃烧式热电联产更为有利。

20世纪90年代初美国专为区域供能开发了热电冷三联产机械。其特性是：与原动机（燃气轮机）在同一根轴上连接着发电机/电动机和制冷压缩机；天然气和电的任意组合都可用于驱动螺杆压缩机，而原动机产生的轴功可用于在任意比例下生产冷媒水和发电；用原动机的排气生产出热。从来自区域供能装置运行的实际数据，得出单位冷量的天然气消耗量换算成供冷一次能耗率为：带热回收的三联产0.317，三联产0.667。三联产装置的年满负荷运行时数达到5000～7000h[2]。

下面以一个例子说明热电冷联产系统的流程，以及在内燃烧式热电冷联产系统的一次能耗率和节能率的计算。

图1所示的复合式联产系统[3]是在上面电量描述的在内燃烧式热电冷联产系统基础上发展的。该系统由以天然气为一次能源Qp的内燃机（ICE）、发电机（G）、吸收式制冷系统（ARS）和蒸气压缩式制冷/热泵系统（HP）组成。热泵的驱动力P是常规热电联产机组总电量NCCU的一部分。NCCS是热电冷联产的输出电量。内燃机的供热量QICE是来自燃烧产物热量QCP与来自冷却汽缸的热量QEC之和。用QCP作吸收式制冷系统的驱动热能；热泵冷凝器放热QCH和冷却汽缸得热QEC用于供热水。图示系统分别从吸收式制冷系统蒸发得到冷量QEA，从换热器HEEC和HEWH及热泵冷凝器得到热量QEC+QWH+QCH，以及电量NCCS。这个系统的特点是回收吸收式制冷机的吸收器和冷凝器的放热作为压缩式热泵蒸发器的吸热。前者作后者的低温热源，后者为前者提供冷却水。它还能生产出两种温度的热水以满足不需要。

计算采用如下参数：

复合式联产系统的一次能耗量QP=243.1kW，从内燃机回收的热量QICE=125.17kW，常规热电机组输出的电量NCCU=74kW，从换热器HECP取得的热量QCP=66.28kW，从换热器HEEC取得的热量QEC=58.89kW，电热比，常规热电机组的总效率，分产时发电与输电效率ηe=0.35，分产时锅炉供热效率ηf=0.9,分产时压缩式制冷系统性能系统COPCRS=2.5。

对于图1的复合式联产系统作计算得到：可利用热输出量之和

∑QH=QCP+QEC=QWH=188.47kW

供冷量

∑QC=QEA=46.01kW

压缩式热泵系统的驱动力

P=17.28kW

电力输出

NCCS=NCCU-P-=56.72Kw

复合式联产系统的一次能耗率

热电冷分产系统的一次能耗率

PERSG=1.455

一次能的节约率

计算结果表明，该复合式联产系统与采用锅炉、压缩式制冷机和凝汽式发电机的热电冷分产相比节能率达42.6%。尽管它采用了性能系统只有0.7的单效溴化锂吸收式制冷机，但因制冷机的排热得到利用，整个系统仍有很低的一次能耗率。

3结束语

利用外燃烧式热电联产的热能供热制冷，与利用直燃/锅炉热相比总是节能的，但与性能系数较高的电动制冷和热泵相比较，则需要汽轮机有较高的进汽压力和热驱动制冷机有较高的性能系数。所以说，外燃烧式热电冷联产的节能是有条件和有局限性的。

内燃烧式热电联产热能是从回收燃烧产物或冷却气缸余热所得，不影响发电量，故具有节能优势。文中介绍的复合式联产系统，与分产相比系统节能率达40%。可见，通过优化设备配置和系统流程，内燃烧式热电冷联产还有很大的节能潜力。

在区域供热和供冷应用中有条件地以内燃烧式或燃气-蒸汽联合循环联产装置取代外燃烧式联产装置是一种趋势。当然还需针对不同供能对象和负荷条件进行设计，解决好能量利用的合理性与用户条件的现实性的矛盾，才能收预期的节能效果。

近来，微型燃气轮发电技术在美国和日本兴起，设备发电容量30～80kW，发电效率达26%～28.5%。这种小型化、高效率和分散型的发电装置，有可能成为21世纪能源技术的主流，并将掀起"电源小型分散化"的技术革新热。可以想见，小型分散化热电冷联产系统将会与之伴随发展。

参考文献

1陈君燕，冷热联供系统的能耗估算，暖通空调，2001，31（3）.

热电冷联范文篇10

关键词：民用建筑空调发展前景能源

1我国宏观经济和城市民用建筑的发展情景设定

党的十六大明确提出了我国第三步战略目标的具体部署，即要在2020年“全面建设小康社会，在优化结构和提高效益的基础上，国内生产总值比2000年翻两番，基本实现工业化”。

这个宏伟的发展目标必然对我国经济的各个层面产生深远影响。

1.1经济结构

在今后15年中，预计第一产业增加值在GDP中所占比重不断降低；第三产业增长迅速，第二产业增加值在GDP中所占比重将出现先增长，后降低的趋势。预计第一产业增加值在GDP中所占比重2020年为13.6%；第二产业增加值在GDP中所占比重2020年为42.9～46%；第三产业增加值在GDP中所占比重2020年为41%～43%，2050年51%～56%。

1.2按名义汇率计算的GDP

按照我国总体经济战略规划，到2010年我国国内生产总值达到17.88万亿元RMB，2020年达到26.82万亿元RMB。两个阶段的年均增长速度分别为7.1%和4.14%。需要指出，近年以过度投资拉动的超常规增长使得资本形成所积累的一系列低效率问题逐渐暴露出来，重复建设形成的无效资本、大量库存积压、国际反倾销对我国企业的打压、企业利润率的下降，以及高速发展对资源环境的破坏等都是导致经济增长速度将呈下降趋势的重要因素。

1.3人口

预计我国人口总规模为：2010年14亿左右；2020年15亿左右。

1.4人均GDP

人民币的汇率政策正在调整，人民币不再紧盯美元。因此，今后我国的GDP统计必然按照国际上通行的购买力平价（PPP）标准。如果按世界银行的统计，我国2003年人均GDP（按PPP计算）已经达到4990美元，已经超过当年低中等收入国家水平（4320美元），这显然是高估了。而如果参照中等收入国家购买力平价计算所得人均GDP比名义汇率计算所得高出1.9倍的比例计算，2010年和2020年我国人均GDP将分别达到2932和4104美元，2020年我国将进入中等发达国家行列。

1.5城市化

我国城市化水平从由1985年的22%上升到2004年的41.8%，城市化速度是世界同期的两倍。但2000年世界的平均城市化水平已经达到47%，其中中等发达国家为50%，高收入国家为79%。从世界城市化进程来看，城市化率从36%提高到60%属于加速期，因此，中国的城市化率还将不断提高。如果按1985～2004年间城市化率的平均增长速度计算，2020年我国城市化率在50％以上。而根据国务院发展研究中心的预测，2020年我国城市化率当在60%左右（58.7%）。

1.6房屋建设

截至2003年底，全国城镇房屋建筑总面积达140.91亿m2，其中住宅建筑面积89.11亿m2，占房屋建筑面积的比重为63.24%。

图1我国城镇房屋建筑面积的增长（10亿平方米）

根据建设部小康社会居住目标，可以分析得到2010年和2020年的建筑面积。

表1我国城市住宅和公共建筑的发展预测

2010年

2020年(情景1)

2020年(情景2)

城市化水平%

45%

50%

60%

城镇人口总数亿

6.3

7.5

9.0

城镇人均住房建筑面积m2

26.5

城镇住宅建筑总面积亿m2

166.95

225

315

城镇人均公共建筑面积m2

8.06

10.75

12.5

城镇公共建筑总面积亿m2

50.80

80.6

112.5

城镇民用建筑总面积亿m2

217.75

305.6

427.5

表1中2020年的预测之一是按城市化率的低限设置的情景；而预测之二是按城市化率的高限和小康居住目标设置的情景。

2我国空调的市场需求和发展前景

2.1住宅空调发展现状

我国房间空调器生产开始于1978年。1991～1993年进入了起步阶段，1994～1996年步入加速发展期，1997～2003年进入高速发展阶段，生产量平均每年递增24～59%。经过十多年的发展，中国房间空调器产业已经拥有了占世界产量一半以上的生产规模，成为名副其实的房间空调器世界第一生产大国。

根据日本空调采暖和制冷新闻（JARN）预测，2004年全世界对房间空调器（RAC）和单元式空调机（PAC）的总需求量为5600万台，其中中国为2000万台，占36%。从图2可以看出，中国一国的产量实际已经超过全世界的需求，我国家用空调器的产能已经过剩。

图2我国房间空调器产量的增长

图2中显示，我国房间空调器的生产年均增长率为40.5%。而图3中则反映了我国城市每百户家庭房间空调器拥有量的增长情况。2002年，我国仅有10个省市百户家庭空调器拥有量在50台以上，而到了2003年，便增加到16个省市。增长势头很猛（见图3），但年均增长率为27.04%，还是赶不上生产量的增长。

图3我国每百户家庭房间空调器的拥有量（台）

研究发现，家庭房间空调器的拥有量与人均GDP的增长有很好的线性相关性。图4是笔者以上海的情况分析得到的相关关系。当人均GDP达到4000～4500美元时，住宅空调得到普及（达到户均1台）。

图4每百户家庭空调器拥有量与人均GDP之间的相关关系

我国是世界上热量带最多的国家，东部地区与世界上同纬度地区相比，夏季偏热，冬季更冷。在我国人口稠密的城市，室内既需要冬季采暖，也需要夏季供冷。我国小康社会的住宅，将从满足生存需要实现向舒适型的转变。良好的室内热环境是提高生活质量的重要环节。因此，住宅空调的普及是必然的趋势。

2.2集中空调的发展现状

根据中国制冷与空调行业协会的统计数据，2000年到2003年全国制冷空调行业经济年均增长速度高于我国GDP增长速度。

表22000-2003全国集中空调主机生产量（台/套）

2000（销量）

2001

2002

2003

活塞式冷水机组

4,000

2,517

2,493

4,645

螺杆式冷水机组

3,056

3,910

5,663

8,977

离心式冷水机组

481

698

947

1,240

蒸汽/温水型溴化锂冷热水机组

1,194

1,460

1,268

1,053

直燃式溴化锂冷热水机组

2,091

2,385

3,052

2,785

风冷式冷热水机组

15,000

20,800

26,000

——

户式集中空调用冷热水机组

——

36,372

总计

25,822

31,770

39,423

55,072

年平均增长速度

28.9%

注：2003年风冷式冷热水机组的统计归并在了螺杆式、活塞式冷热水机组和户式集中空调的冷热水机组三项统计中。

2000（销量）

2001

2002

2003

组合式空调机组

10,495

25,853

29,492

36,505

新风机组

33,066

77,281

47,880

50,602

风机盘管机组

684,684

1,281,517

1,387,072

1,719,557

总计

728,245

1,384,651

1,464,444

1,806,664

年平均增长速度

39.8%

表32000-2003全国集中空调系统末端设备生产量（台/套）

根据历年中国制冷空调工业协会统计数据及重点生产企业调查汇总，在1993～2003年间我国电力驱动冷水机组产量的年均增长幅度13.4%，吸收式冷水机组产量年均增长幅度16.2%，其中直燃机产量平均增长幅度高达18.7%，高于电力驱动冷水机组产量的增长幅度。总体来讲，1993～2003年间我国制冷机组总产量的增长速度高于经济增长速度。

2.3住宅空调的发展前景预测

根据笔者的分析，每百户城镇居民空调器拥有量与城镇居民人均可支配收入和人均生活用电量这两个因素都呈现正相关关系，相关系数分别达到0.9928和0.9681。因此，将每百户城镇居民空调器拥有量作为因变量，城镇居民人均可支配收入和人均生活用电量作为两个自变量，可以建立多元线性回归模型。从而可以得到2010年我国城镇每百户居民空调器拥有量为125.8台/百户，届时房间空调器的保有总量将达到2.33亿台。

房间空调器的使用寿命一般不会超过10年，2000年前居民购买的房间空调器到2010年将不得不更换，若考虑这部分的设备报废和更换数量，则2004～2010年间我国国内房间空调器的销售总量将达到17826万台，平均每年销售量为2500万台左右。

当平均每户居民房间空调器的拥有量达到一台以上时，其购买的欲望将逐渐降低，而空调器的使用时间将延长。此时，每百户城镇居民房间空调器拥有量将不再与城镇居民可支配收入和人均生活用电量呈线性相关关系，笔者认为2010年后每百户居民空调器拥有量的饱和趋势将与总人口数量的饱和趋势相符。因此可以预测2020年每百户城镇居民空调器拥有量为190台，届时房间空调器的保有总量将达到4.2亿台。

2.4集中空调的发展前景预测

对集中空调的预测采取未来能源可供量倒推的预测方法，可得到如表3的结果。

表3我国公共建筑集中式空调制冷机组的发展预测

2010

2020

一次能耗可供总量（三种情景平均值）/亿吨标准煤

建筑能耗所占比例

20%[1]

28%

空调能耗占建筑能耗的比例

40%[2]

40%

公共建筑空调系统一次能耗/亿吨标准煤

1.01

1.81

空调冷热源一次能耗/亿吨标准煤

0.29

0.521

空调冷热源耗电量/亿kWh

782.5

1404.8

空调制冷机组装机冷量/亿kW

5.26

10.71

公共建筑总面积/亿m2

50.8

80.6

单位面积装机冷量/W/m2

103.6

132.9

燃气空调装机冷量所占比重

10.0%

15.0%

燃气空调装机冷量/万kW

5263

16063

电制冷机组装机冷量/万kW

47371

91026

直燃机保有量/台

29241

89241

电制冷机组保有量/台

394754

758548

全国公共建筑集中式空调装机冷量总计/万kW

52634

107089

综合以上预测结果，到2010年，我国公共建筑集中式空调总装机冷量将达到1.5亿冷吨左右，2020年总装机冷量将增加到3.05亿冷吨左右。

3民用建筑空调的发展对能源供应的影响

3.1建筑能耗在总能耗中的比例是经济发展的晴雨表

所谓建筑能耗，是指建筑使用能耗，即维持建筑功能和建筑物在运行过程中所消耗的能量，包括照明、采暖、空调、电梯、热水供应、烹调、家用电器以及办公设备等的能耗。除非特别指明，现在一般提及的“建筑能耗”都是指使用能耗。

根据某些文章和媒体的报导，2001年我国建筑能耗在总能耗中的比例即已达到27.5%，与当年日本的此项比例（29.2%）相差无几。并据此得出我国建筑节能的紧迫性。

一个国家或地区建筑能耗在总能耗中的比例，反映了这个国家或地区的经济发展水平、气候条件、生活质量，以及建筑技术水准。发达国家在进行能源统计时，一般按照四个部门分别统计：即工业（或产业，因为在发达国家农业已经产业化）、交通（在发达国家航空、城市轨道交通和私人汽车都十分发达）、商用（办公楼、旅馆、商场、医院、学校）和居民（住宅）。一般可以把商用和居民两项作为建筑耗能看待。比如金融、贸易、商业和咨询等第三产业，几乎没有什么工艺能耗，但对于室内环境品质的要求却越来越高，第三产业的主要能耗形式就是建筑能耗。商用部分的能耗实际就是第三产业的能耗，即建筑能耗。因此，发达国家的耗能部门实际上就是产业、交通和建筑三大家。

我国的能耗统计方式，并不是按照国际上通行的做法，而是按照行业统计。如果我们把批发和零售贸易餐饮业、生活消费和其他行业的能耗算作建筑能耗的话，那么根据中国统计年鉴，2001年的建筑能耗比例只有18.2%。如果再加上交通运输、仓储及邮电通讯业和建筑业的能耗，也只有26.9%，还是到不了27.5%。但很明显，交通运输的能耗帐无论如何也是算不到建筑使用能耗的头上的。

另一方面，欧、美和日本都是第三产业（服务业）高度发达的国家，因此，它们的建筑能耗在总能耗中的比例除日本外都在30%以上。而我国则是一个处于工业化前期的发展中国家，城市化水平很低。2004年，我国城镇化率达到41.8%，而1998年世界平均城市化水平即已达到47%。我国第三产业增加值占GDP的比重仅略高于30%，低于国际上同收入组别国家近20个百分点。因此，建筑能耗在总能耗中占较高比例的外在条件并不存在。

值得注意的是，最近几年我国经济结构是在向重型方面转化。第三产业在GDP中的比例在2002年达到顶点之后，一路下滑。而第二产业比重在经历多年平稳发展之后，从2002年开始反弹。我国已成为名副其实的制造业大国，钢铁、有色金属、焦炭、水泥、彩电、冰箱、房间空调器等数十种产品年产量居世界第一位。2004年钢产量达到空前的27279.79万吨。但与此同时，我国生产吨钢能耗比世界先进水平高出20～30%，中国超过10%的能源被钢铁业“吃”掉。在这种大背景下，我国建筑能耗不可能在总能耗中占有很高比例。

根据以上分析，笔者认为，我国建筑能耗在总能耗中的比例大致应在20%左右，其中10～13%是采暖能耗，7～10%是其他能耗。大致相当于日本在20世纪70年代的水平。

建筑能耗在总能耗中的比例，是经济发展的晴雨表。从宏观经济角度看，建筑能耗的比例越大，经济发展就越是合理和健康。

我国建筑用能还处在很低的水平，但有很大的增长潜力。以上海为例，2003年上海人均耗电量为5245kWh，是2002年经合组织（OECD）国家人均水平的65.2%，是世界人均水平的2.21倍。但上海人均生活耗电量只有617.62kWh，占总耗电量的11.8%，约为同年香港人均生活(住宅)耗电量的44%。上海家庭平均人口数为2.8人，2003年上海家庭平均年用电量应为1730kWh，而1997年美国家庭平均空调用电量就达到1555kWh。因此，住宅能耗的增长是一种必然的趋势。另外，我国现在的依靠低劳动力成本、高资源消耗、高资本投入、没有附加价值的传统制造业的经济结构是不可持续的。我国不可能一直停留在目前这种工业化初期落后的经济结构中。中国要和平崛起，必须向新型工业化社会过渡，必然会像当今的发达国家一样，产业结构的重心将从工业转到服务业和现代制造业；能源消费结构也将从工艺过程能耗转到保持环境的建筑能耗中来。因此，随着经济结构调整和人民生活质量的提高，建筑使用能耗在全国总能耗中比例的增加是必然的趋势，也是我国经济健康发展的重要标志。建筑节能的目标是提高建筑物对能源直接使用的效率，用少许增加的能耗满足大量增加的需求；同时尽量减少间接能耗和无谓的浪费，将有限的资源用到建筑使用过程中，创造更好的人居环境。

3.2民用建筑空调是形成电力尖峰负荷的主要因素

2003年以来，在我国经济高速发展的拉动下，能源和电力的需求快速增长，大部分地区出现电力供应紧张，26个省区存在不同程度的拉闸限电。尽管从2000年开始，我国仅用5年时间，发电装机容量便从3亿kW增加到4.4亿kW，但能耗（电耗）增长的速度更快。从2002年到2003年，我国GDP增长9.1%，而电力消费却增长了16.5%。

有人把电力紧缺归咎于我国民用建筑空调的超常规发展。这是混淆了电力和电量的概念。根据笔者在上海的调查，尽管上海住宅空调的普及率（96.8%）已经超过了美国（72%,1997），但居民使用空调的时间全年平均仅为800～900小时，也就是说，尽管空调用电开支在家庭能源开支中占了最大比例，但总体消耗的电量并不很大。这种低水平消费主要是由于我国居民经济水平还不高。因此，在城市或地区全年电力消费的尺度上，民用建筑空调并不是“耗电大户”，但却是造成夏季（冬季）电力负荷高峰的主要因素之一。由于民用建筑空调使用的季节性、间歇性和不稳定性特点，造成夏季供电峰谷差的进一步拉大，形成对电网安全的潜在威胁。图4的尖峰负荷与最高气温的关系曲线很清楚地说明了这一点。在上海，当气温在33℃以上时，每升高1℃，电力负荷将增加12.7万kW（工作日）。同样，在北京市也有非常相似的情况，当气温在32℃以上，每升高1℃，电力负荷增加12.9万kW。

日益增长的空调用电负荷已经造成了城市电网难以承受的高峰用电负荷及巨大的电力缺口（2005年估计为2500万kW）。这种电力供需之间结构性的矛盾成为我国国民经济发展的瓶颈，制约了国家的经济发展和人民生活质量的提高。

2000-2003年，国内空调器销售量的年平均增长率高达47.65%，而同期我国发电机组装机容量的增长率只有6%左右，远远低于房间空调器销售量的增长速度。我国的住宅空调产品形式单一，无论是窗式、分体壁挂式还是集中式，几乎全部是电力驱动。致使房间空调器（国内销售）的装机电力占发电机组装机容量的比例已经高达10%。

图5北京市近年来夏季最高电力负荷和空调电力需求的增长

从图5可知，北京市的空调电力需求的比例逐年提高。2001年至2003年，北京市居民生活用电量增长了29%，占全社会用电总量的比重也持续攀升至17.32%。2001年，北京市居民生活用电量为542739万kWh，2003年则增至700726万kWh，增幅高达29%。同时人均年生活用电量也大幅增长，2001年人均年生活用电483.57kWh，2003年则达到609.96kWh，增幅为26%。

3.3民用建筑空调的能源需求预测

根据我国电力发展规划，可以预测，2010年全国每百户城镇居民空调器拥有量为125.8台，所形成的装机电力占全国发电装机容量的28.7%。到2020年，每百户居民空调器拥有量将达到190台，占全国发电装机量的比例为37.4%。

2004-2020年间，电驱动制冷机组的产量年均增长速度保持在41%，2010年我国电制冷机组保有量约为39.5万台左右，2020年将达到76万台。可知，从2010到2020年，我国公共建筑集中式空调的电制冷机组的装机电力将由1.01亿kW上升到1.78亿kW，在全国发电机组装机电力中的比重将从2010年的16.2%上升到2020年的19.8%。空调电力制冷机组的耗电在电力消费总量中的比重将从2.66%上升到2.89%，由此造成公共建筑集中式空调系统用电量在电力消费总量中的比重将由9.3%增加到10.1%。

如果国家继续推进当前鼓励发展燃气空调的政策，并假定2010年和2020年直燃机的装机冷量分别达到当年空调机组装机总冷量的10％和15％，则2010年，我国直燃机总保有量约为2.9万台，全国直燃机总的天然气用量将达到29.6亿m3，占全国天然气总用量的2.4%；而到2020年，直燃机总保有量将达到8.9万多台，直燃机总的燃气用量将进一步增加到90.3亿m3，占全国天然气总用量的3.4%（见表4）。

表4发展燃气空调对我国能源供应的影响预测20102020

直燃机装机冷量所占比重10.0%12.5%15.0%15.0%17.5%20.0%

直燃机装机冷量/万kW526365797895160631874121418

直燃机保有量/万台2.93.64.48.910.411.9

电制冷机组装机冷量/万kW473714605544739910268834885671

电制冷机组保有量/万台39.538.437.375.873.671.4

公共建筑空调电制冷机组装机电力/亿kW1.051.020.991.781.731.68

发电机组装机容量/亿kW6.56.56.5999

占发电机组装机容量比重16.2%15.7%15.3%19.8%19.2%18.7%

公共建筑空调电制冷机组耗电量/亿kWh704.2684.7665.11194.01158.91123.8

全国总用电量/亿kWh264352643526435413034130341303

电制冷机组耗电量占全国用电总量比重2.66%2.59%2.52%2.89%2.81%2.72%

节省的空调装机电力/万kW117014621754357041654760

节省的电力投资/亿元130116271952397146335295

直燃机燃气用量/亿m3/年29.637.044.490.3105.4120.4

全国总天然气需求量/亿m3125412541254265326532653

直燃机天然气用量占总用量比重2.4%2.9%3.5%3.4%4.0%4.5%

4应对措施和政策建议

随着我国经济、城市建设和人民生活水平的提高，建筑空调将有更大的发展。我国是世界上热量带最多的国家，东部地区与世界上同纬度地区相比，夏季偏热，冬季更冷。在我国人口稠密的城市，室内既需要冬季采暖，也需要夏季供冷。当一个城市或一个地区的人均GDP在4000～4500美元时，住宅空调将普及。住宅空调将从奢侈型消费品变成普及型必需品，完全脱离“家电”属性，成为建筑物的基础设施之一。我国以重化工业为主的经济结构是不可持续的，第三产业在城市产业结构中的比重一定会逐步增加。为提高生产率，第三产业必须为建筑环境消耗能量，使用空调，夏季供冷、冬季供暖。总之，民用建筑空调是经济发展到一定阶段人们必然的需求。从现代能源管理的思想出发，不应该也不可能去抑制这种需求，而只能因势利导，用经济与技术手段引导人们合理消费，开源节流，尽力满足这种需求。

所谓“开源”，就是在提倡适度消费与节约能源的前提下，提倡民用建筑空调能源的多元化，充分利用低谷电、淡季气和可再生能源，从时间上与空间上去挖掘“能源供应”的潜力。例如发展蓄冷技术、利用天然气的燃气空调、热电冷联供技术和分布式能源技术；同时积极研究开发利用可再生能源和“未利用能源”的制冷空调技术。所谓“节流”，就是改进制冷空调产品，提高能源效率，实现环境友好。

4.1蓄冷空调

对蓄冷空调的电费价格体系是推进蓄冷空调技术发展的关键。目前大多数电力公司(或供电局)推行了分割式三段制分时电价，其中的高峰时段集中在上午8:00～11:00，以及傍晚到夜间的18:00～21:00，使办公楼与大型商场这两类商业建筑的空调冷负荷高峰时段（下午）被划入了电费的平段时间。导致大部分蓄冷量在非高峰用电时段的下午释放掉，对转移夏季高峰用电负荷并没有起到有效作用，而且也不能使用户从分时电价政策中获取最大利益。上海市从2005年夏季开始将空调负荷高峰时段13:00～15:00划入高峰电价时段，同时对用户的电力最大需求MD提高收费标准（30元/kW·月），这些政策都有利于蓄冷空调的推广。

除了峰谷电价的比值之外，低谷电价的绝对值也有很大影响。如果低谷电价能够跌破购电成本的底线（比如降到0.20元/kWh以下），相信会极大地推动蓄冷空调的发展。而这一底线恰是某些电力公司前几年在电力富余时推销电锅炉和电采暖的促销价。

2004年，我国已经批准开工的电站项目达6110万千瓦。以每kW电站投资6000～7000元计算，需要投资4000亿元。如果少建10%，就可以节省400亿元，再将其中的10%即40亿元投入对蓄冷空调的补贴（200元/kW），可以转移2000万kW空调高峰冷负荷。理想情况下可以转移电力负荷600万kW，恰好相当于少建10%的电厂。这样，电力部门实际节约了投资360亿元。而用户除了这部分补贴，还要投入160亿元去建设2000万kW的蓄冷装置。但因为有了补贴，用户可以较快地在3～4年时间里从分时电价的差价中回收这部分投资。实现电力公司和用户的双赢。

4.2燃气空调

影响燃气空调发展的瓶颈是天然气价格。制订燃气空调用气价格的依据，应该是使燃气空调的寿命周期成本能与电力空调持平或略低，从而使用户能实实在在地受益，也才能鼓励用户使用燃气空调。定义电力与天然气的比价：

这一比价越大，表明燃气空调的年度等额寿命周期成本与电力空调相比，经济性越好。国际上电力与天然气比价一般约为4:1左右，但我国长期以来该比价偏低，因而制约了燃气空调市场的开发。

值得注意的是，2005年初，北京、上海等城市均出现天然气供不应求的局面。据统计，2004年北京市共消耗天然气25.4亿m3，2005年预计将消耗33亿m3，超过市政府30亿m3的预算，也超过了陕京管线28亿m3的供给量。上海市预计2005年的天然气使用量将达到20亿m3，但目前落实的气源仅16亿m3（其中包括西气10亿m3和东海气田6亿m3）。在这种严峻形势下，北京和上海均开始限制冬季天然气锅炉的发展。但是，对任何一个燃气空调用户，不可能只在夏季用天然气供冷而不在冬季用天然气采暖。从总量来说，发展燃气空调用户可以起到填平夏季天然气低谷的作用，但同时还会增加冬季天然气的高峰。因此，需要研究天然气冬季的削峰措施。燃气供应部门，要研究夏季储气措施和冬季可中断用户的政策。而暖通空调行业，也要研究季节蓄能的燃气热泵技术以及能燃用水煤浆和煤层气的直燃机技术。

4.3热电冷联供

在阻碍建筑热电冷联供技术在我国发展的诸多政策问题中，最突出的是多余电力上网的问题。因为用户所需要的热量/冷量与用电量是随着季节、气候甚至白天与夜晚等因素随时在变化，而建筑热电冷联产设备一经确定之后，其正常运行时的供热/供冷量与发电量的比例（即热电比）是大致不变的，所以总是会有富余的电能或者热能产生。为了解决多余电力的问题，最简单、最直接的解决方案就是允许分布发电的多余电力上网。

根据我国目前实行的《供电营业规则》，如果电力用户自行发电需要并网，其并网的发电机组必须接受电网的统一调度，而且热电冷联产系统的上网电价要采用竞价上网方式，没有任何优惠。建议将分布式能源电力上网按“绿电”看待。参照对风力发电的优惠政策，电网收购价应在0.40元/kWh以上。

阻碍建筑热电冷联产发展的另一个政策问题是天然气的价格。与上节“发展燃气空调的政策建议”相仿，各地应根据当地电价，将电力/天然气比价调整到4.9:1左右。

目前，各种建筑热电冷联产的原动机设备国内基本上都不能够生产，完全依赖进口，因此实现热电冷联产的一次投资很大。建议对建筑热电冷联产系统的投资者做政策性投资补贴，该补贴相当于设备投资的10%左右，使得热电冷联产系统的等额年度寿命周期成本能够与常规空调冷热源相比。

从中期发展来看，应积极发展利用燃料电池的建筑或区域热电冷联产系统。燃料电池的应用主要有两种方式：①移动式（作为汽车动力）；②固定式（又称“站式”，用于楼宇热电冷联供）。我国目前把主要的研发力量投入到前者。但燃料电池汽车由于一些技术瓶颈，难以在短时间内普及。而建筑热电冷联供所使用的燃料电池是将天然气改质制氢，不需要直接利用氢气；由于是固定式（站式）使用，省去了许多移动式应用中的麻烦（例如对体积、重量的限制）。所以，燃料电池作为分布式能源应用，相对更容易形成商业化。建议优先发展利用燃料电池的建筑热电冷联供技术，尽快建成一批示范性工程，应用在2008年北京奥运会项目和2010年上海世博会项目中。

4.4选择较高能效等级的空调设备

作为重要的“节流”措施，我国经济发达、资源缺乏的城市，可在2005年开始实施的《房间空气调节器能效限定值及能源效率等级（GB12021.3-2004）》、《单元式空气调节机能效限定值及能源效率等级（GB19576-2004）》和《冷水机组能效限定值及能源效率等级（GB19577-2004）》等三个标准中，选择较高的能效等级作为市场准入条件。

根据测算，上海市如果对冷水机组采用比我国《公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）》中的强制性标准提高一个等级，可以产生很好的节电降峰的效益。仅每年新增的冷水机组便可以降低电力峰荷需求6～8万kW，用户也可因此减少电费14％左右。以平均电价按0.75元/kWh计算，每年可以节约电费2800～3600万元。

5结论

我国是世界上最大的房间空调器生产国，同时也是世界上最大的冷水机组市场。我国又是世界上房屋建筑建设规模最大的国家。根据世界银行的预测，到2015年，全世界新建筑的一半将出现在中国；中国城市商用和居住建筑中的一半将是在2000年后建造的。因此，我国民用建筑空调还会有很大的发展。当前我国的能源紧缺，确实是对制冷空调业的严峻挑战，但同时也是推进制冷空调行业科学、健康、协调、持续发展，使中国从制冷空调大国发展成为制冷空调强国的最好机遇。

参考文献：