热电冷三联产技术在第三产业中的应用
摘要：热电冷三联产能源利用率高，能节省燃料并有效减少大气污染物的排放。近年来第三产业能源消费量迅速增加，大型超市、医院、酒店等为三联产的应用提供了广阔的空间。
0 引言
传统火电厂仅能将燃料化学能的三分之一转换成电能，其余部分以热的形式耗散，在能量转换过程中对环境的负面影响十分显著。因此，提高电能生产效率是将来的发展方向，其途径之一是热电联产，它可将燃料能量的五分之四转化成可用能。
热电联产就是利用与热电分产等量的燃料，同时生产两种能源，即热能和电能（或机械能）。热电联产应用在同时有热和电需要，且年需求时间在4000 h以上的部门。
在气候温和地区的第三产业部门，热需求仅仅局限在冬季较短的一段时间，而在夏季对制冷（空调）的需求则非常巨大.这时，热电联产过程中生产的热通过吸收循环来生 产冷却水。这样热电联产扩展成为热、电、冷三联产.
1热电/热电冷联产的优点
在第三产业中，热电冷联产的潜力用户主要是医院、旅馆、运动中心、写字楼、购物中心及集中供热系统。选择最适合的热电联产技术需要考虑许多因素，例如热电比、热能的温度范围、燃料来源及热需求的波动等。目前在第三产业采用三联产技术多为往复式内燃机、微型燃气轮机和吸收制冷装置。
热电冷联产具有如下优点。
(1) 节省燃料：与传统电力生产相比，热电/热电冷三联产技术的使用能节省25%的燃料。
(2) 减少污染排放：热电/热电冷三联产技术的使用，可使污染物的排放减少近四分之一。
如果使用天然气来取代煤和石油，则二氧化硫和烟尘的排放可以减少到接近零的水平。
(3) 经济效益：热电/热电三联产的经济效益也是明显的，三联产的能源生产成本比传统方法低，据估计，成本下降幅度在20%～30%之间。
(4) 提高能源供应安全：在大型发电厂运行或供电中断时，小型热电联产/三联产机组接入电网，可保证继续供应终端用户。
(5) 增加电网稳定性：由于使用吸收循环取代目前普遍采用的制冷循环，故在盛夏时节， 三联产机组大大缓解了电网的压力。鉴于夏季用电高峰时电力公司常启用备用机组搜企网，输电线路常处于超负荷状态，三联产机组可进一步提高电网稳定性，并提高系统效率。
目前，第三产业的三联产技术，最常用的是内燃机技术，数量众多，负荷范围 较广；燃气轮机用于大型建筑群，如医院、集中供热/制冷等。而汽轮机则不适用于第三产业。
高效、无噪声运行的燃料电池适用于第三产业。燃料电池生产成本高，目前尚难以进行市场推广搜企网版权所有，不过预期未来几年内将可望实现推广应用。燃料电池的其他重要优点与系统运行的副产品（氢）有关。氢可作为储能介质，在能源生产与能源需求之间进行缓冲。这一点对提高三联产机组总效率和设备利用率十分重要。
斯特林发动机技术问世已有多年，它的发展主要集中在几个国家，如丹麦和澳大利亚。欧盟资助开发为数不多的小型装置。斯特林发动机技术要与其他技术竞争，还必须做大量工作。
另外，近年来人们对微型透平进行了广泛研究，尤其是在美国。研究的焦点是微型透平在机车和热电联产机组上的应用。但目前的问题是其效率低且价格较高。
2系统选择
2.1确定热电比
热电冷联产项目灵活性强，对各种能源用户没有固定的解决方案。严格的前期可行性研究是项目的关键，根据用户需求选择最合适的系统，并确认是否具有经济合理性。
可行性研究的第一阶段，分析用户的能源需求是非常重要的。在决定应用热电联产系统之前，应当采用一切可能措施，根据现有系统对电、热/冷需求、输送以及成本进行分析，必须详细列出最近两三年燃料和热水/蒸汽以及制冷需求，及典型时段的日消耗量曲线，给出系统的使用潜力。还应当预估未来消费量和使用情况。根据上述数据计算热电比，热电比是选择系统类型的主要标准之一。
2.2选择合适的系统
对于用户能源需求及可能变化也应当进行详细的研究。一旦情况确定以后，就应当决定最适合的系统，例如燃气轮机、往复式内燃机等。
在进行研究与评估时，必须重视热电的消费结构及其他要素（如运行时间、燃料等）。每个系统的选择都有不同的标准。
2.2.1优先选择燃气轮机的场合
(1) 有连续的用电需求；
(2) 保证天然气供应（这并不是一个限制因素）；
(3) 生产热能优先保证；
(4) 用户对高压蒸汽需求量大；
(5) 要求大型单相电源；
(6) 燃气蒸汽联合循环；
(7) 需要高温蒸汽（400～500℃）。
2.2.2优先选择内燃机的场合
(1) 电需求有波动或者运行不连续；
(2) 需要低压蒸汽、110℃热水或蒸汽（90～150℃）；
(3) 用户电/热比高；
(4) 用电需要中断。
如果没有天然气供应，且环境方面没有限制，可以优先考虑使用燃油的内燃机。
若有天然气供应，则天然气内燃机通常是最适宜的选择。
2.3可能性评估
下面是使用热电联产系统可能性的初步评估。
(1) 用热量 (蒸汽, 热水)
是否大于8万L/a的燃油?
或是否大于8万m3/a的天然气?
(2) 用电量
是否大于50万kWh/a?
(3) 用电基本负荷
是否不小于100kW和年运行5000h?
(4) 用电用热比
是否大于0.7?
上述回答“是”的选项越多，则使用热电联产系统的经济合理性也越高。
在选择了适当系统以后，应当确定制冷容量，制冷容量必须与系统主机的能源输出特性相匹配。
3经济性分析
经济性分析就是评估热电冷三联产是否具有经济可行性。对于热电联产机组主要有以下三点：
(1) 机组运行时满足用电基本负荷和热需求，不足电量从电网补充，不足热量则由备用锅炉或者助热器补充。
(2) 机组运行时供电量大于当地的需求则外售，生产的热量全部满足当地需求。
(3) 机组运行时发电量满足当地需求，而产热供应当地有剩余时，外售给别的用户。
通常热电联产机组满足用电基本负荷，剩余部分向电力公司购买，系统生产的热则全部加以利用。
系统成本包括：
(1) 投资成本
主要是机械、热/冷、电生产的费用，燃料储存设备，燃气过滤设备，建筑安装费用，管道、卷柱、控制系统以及一切工程研究和分析费用等。
(2) 运行与维护费用
热电冷联产机组的主要运行成本包括燃料成本。售电收入和购电费用也考虑在内。周期性维护系统的劳动力和辅助设施费用也要进行评估。
