北京燃气大楼冷热电三联供系统技术的应用

案例研究目的 通过对该项目的研究、监测，着重从理论应用、经济效益及市场潜力等方面分析利用天然气冷、热、电三联供系统的技术应用可行性及必要性。 项目总投资 项目增加投资411万元。 节能效果 采用分供方式年每平方米综合能耗为50.34 kgce/m2，采用三联供方式年每平方米综合能耗为40.03 kgce/m2，年节能量为329.92 tce，可减排二氧化碳77.77吨（以碳计）。 投资回收期 项目投资回收期为4.12年。 适用对象 该系统可广泛应用于电价相对较高、有冷热负荷需求的公共建筑，特别适用于能源供应要求较高、电力接入困难、需要备用发电机组的商业、医院、酒店、办公、工业等用户。 案例源单位 北京燃气大楼 监测单位 黑龙江省节能监测中心 案例分析概述 北京市燃气集团指挥调度中心大楼三联供系统，是北京市第一个利用天然气冷、热、电三联供的示范工程。大楼建筑面积3.2万m2，建筑物高度42m，地上10层，地下2层。大楼的用电负荷100～1000 kW，平均用电负荷400～800 kW，需冷量500～3000 kW，采暖需热量550～2700 kW。该系统配置480 kW和725 kW发电机各一台，制冷量1163 kW和2326千瓦余热型直燃机各一台，燃气内燃机发电供大楼自用，并联型余热/直燃溴化锂吸收式空调机回收利用内燃机产生的烟气和缸套冷却水中的余热，冬季采暖，夏季制冷。由于回收的余热量不能满足系统最大供热量/制冷量的需求，不足部分利用余热直燃机组补燃解决。 北京燃气大楼三联供系统是采用燃气内燃发电机组与烟气热水型吸收式空调机组直接对接工艺的系统。从2004年8月北京燃气大楼冷热电三联供系统试运行成功以后，在北京恩耐特分布能源技术有限公司的管理下，该项目运行稳定可靠，保证了燃气大楼全年的冷、热、电能源供应。

北京燃气大楼三联供系统的原理及特点 燃气冷热电三联供系统的原理： 燃气冷热电三联供系统是分布式能源的一种主要形式。以天然气为主要燃料，带动燃气发电机组运行，产生的电力满足用户的电负荷，系统排出的废热通过余热利用设备向用户供热、供冷。该系统采用2台（725kW、480kW）美国卡特彼勒公司的燃气内燃发电机组，分别与2台（200万大卡、100万大卡）中国远大公司的余热型双效溴化锂直燃机对接。机组在做功发电的同时产生余热。其中，烟气（约460℃）通过三通阀（调节型）进入余热直燃机的高温发生器，作为余热直燃机的高温热源；缸套水在夏季进入余热直燃机的低温发生器，在冬季进入板式换热器与供热回水换热。通过余热直燃机在夏季产生7～12℃的冷水，在冬季产生50～60℃的温水。系统运行时优先利用烟气和缸套水中的热量满足冷、热负荷的需求，如果余热量不够，将采用天然气直燃的方式补充。 燃气冷热电三联供系统的特点 （1）能源综合利用率提高 大型天然气发电厂的发电效率一般为35%～55%，如果扣除厂用电和线损率，终端的发电效率只能达到30～47%，而三联供系统的燃气利用效率最高可达到90%左右。 （2）能源供应安全性高 三联供系统一般采取并网方式设计，大电网与三联供发电机组互为备用，因此相当于用户增加了一路常用供电系统，提高了用户供电的可靠性。常规的冷热空调系统一般由电空调和锅炉组成，采用三联供系统后可以使用发电机的余热供热，对用户来说相当增加了一套空调冷热源系统；对于使用电空调的用户相当于将原来的单一用电空调制冷变为可以同时用电和燃气，因此提高了用户的冷热供应可靠性。 （3）有良好的经济性 由于电力供应日趋紧张，各地纷纷把实行峰谷电价政策作为电力需求侧管理的有效手段。根据北京目前实行的商业峰谷电价政策，在正常时段平均电价已经达到0.8元以上，因此采用传统电制冷除了增加大电网的负担以外，还使用户必须承担高额的运行费用。而采用三联供系统利用发电后余热来供热供冷，整个系统能源效率提高，能源供应成本下降，在能源价格不断增长的形势下更具有良好的经济效益。 （4）有良好的环保效益 天然气是清洁能源，在其完全燃烧及采取一定的治理措施后，烟气中NOX等有害成分远低于相关环保指标要求，具有较好的环保效益。 （5）电力和燃气双重削峰填谷 随着天然气在能源结构中利用的比例逐步上升。城市天然气基本用于采暖，冬夏城市的峰谷日差已经高达8倍。用气结构的不合理导致了天然气资源浪费以及输配管道、门站等天然气设施利用率的下降，引起供气成本增加和燃气价格上升。三联供系统冬季可以供暖，夏季则可以替代电空调制冷而节约大量电力，同时减少大电网负担。因此，以天然气为燃料的三联供系统在夏季可以扩大天然气使用量，同时减少空调耗电，具有燃气系统、电力系统双调峰的作用。 项目实施情况 通过对冬季供热典型日的分析，北京燃气大楼三联供系统为大楼提供电力10050.1kWh，耗气4286.7m3，供热20058.9kWh，其中余热供热约占65%；在夏季制冷季节典型日分析中，北京燃气大楼三联供系统为大楼提供电力11536kWh，耗气4153.5m3，供冷19961.3kWh，其中余热供冷约占到94%。燃气大楼燃气内燃机与烟气热水型吸收式空调机组直接对接的冷热电三联供系统运行稳定可靠，整体系统效率较高，并能较好适应负荷变化。 投资回收期 与分供系统比较，项目增加投资411万元，年节约额99.8万元，用简单回收法计算投资回收期。 投资回收期＝增加投资/年节约额=411/99.8≈4.12年

市场推广潜力 我国的能源结构以煤炭为主，由于煤炭含硫量高，能源使用效率低下，导致了二氧化硫和二氧化碳的大量排放。三联供系统的应用将提高能源使用效率，减少温室气体、二氧化硫和NOx等污染物的排放量，削减夏季电力峰值，提高电力和燃气设备的负荷率及系统的自动化率，节能环保，有较好的市场推广潜力。

案例源企业评价 北京燃气集团生产指挥调度大楼是全北京市的天然气管网监控和指挥调度中心，同时是集团总部办公所在地。在建设初期，为响应国家节能、环保的能源政策，促进先进能源利用技术的发展，也为了开发天然气资源合理利用的途径，经多方论证，北京燃气集团决定在生产指挥调度大楼建设天然气冷热电三联供系统，满足大楼用电、供热、供冷的需要。 经过两年多的运行实践，北京燃气集团生产指挥调度大楼三联供系统运行稳定，供电质量较高，空调系统运行良好。运行期间曾有数次中心大楼所在区域市网停电，但是在三联供系统的支持下，大楼仍正常运行。因此三联供系统不仅为大楼内的工作人员提供了舒适的工作环境，还保障了燃气生产指挥调度中心的安全运行。