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分布式能源能量系統(tǒng)優(yōu)化與分布式供能系統(tǒng)

分布式供能技術目前是一項重要的節(jié)能減排技術，典型系統(tǒng)就是分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)。

隨著城市化進程的不斷發(fā)展，能源、環(huán)境問題不斷突出，工業(yè)和建筑用戶冷熱電需求不斷增長，負荷變化范圍比較大。但是常規(guī)的單一功能模式，比如說單一供冷、供熱、供電分別獨立生產(chǎn)與供應有一些問題，比如說電，集中大規(guī)模單一發(fā)電，難以實現(xiàn)梯級利用。冷：高品位電制低品位冷，熱：高品位燃料制低品位熱，能源效率就會比較低，如果是這樣，必須要發(fā)展一個新型的節(jié)能減排新的功能模式。而分布式供能系統(tǒng)典型系統(tǒng)是小型、臨近用戶、冷熱電聯(lián)產(chǎn)的供能系統(tǒng)，燃料化學能首先進入燃氣輪機發(fā)電，然后溫煙氣進入吸收式機組，低溫煙氣進入換熱器，產(chǎn)生的熱提供給工業(yè)與建筑用戶。而且它有很高的環(huán)保優(yōu)勢，相對于大電網(wǎng)來說，供能的可靠性比較高，可以應對大電網(wǎng)突發(fā)事件，實現(xiàn)電力調(diào)峰，形成互補的作用，所以分布式功能和大規(guī)模集中功能的有機結(jié)合，被稱為未來能源系統(tǒng)的發(fā)展方向。

因為分布式供能對燃料的化學，一直到高溫、中溫、低溫不同品位的能源持續(xù)提級利用模式，這是相對于分產(chǎn)利用的，因為實現(xiàn)了能的綜合梯級利用，節(jié)能率會有一個非常好的節(jié)能率。

除了剛才所說的和大電網(wǎng)的互補，它還有其它一些特點，比如它適合多種能源，包括天然氣、煤層氣、焦爐氣等等。另外還可以與可再生能源互用，比如太陽、地熱、生物質(zhì)能等，所以它是一個非常靈活的應用方式，而且它適用于多種工業(yè)和民用領域。有一個預計，如果是未來5年，新增電力中20%采用分布式供能，初步估計年節(jié)能約3000萬噸標煤，年減排二氧化碳約7000萬噸。目前分布式供能系統(tǒng)在國家科技發(fā)展規(guī)劃中也是處于很重要的地位，而且地方政府也都制定的一些未來的發(fā)展規(guī)劃，包括我們國家能源局綠色縣分布式供能計劃。它的關鍵技術，按照技術發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)有三代了，第一代是一個簡單的常規(guī)的動力技術和制冷技術的組合，節(jié)能率相對較低。發(fā)展到第二代，可能采用比較好一些的動力發(fā)展技術和改進型的制冷技術，所以節(jié)能率有一定提高。而在我們現(xiàn)在研究的第三代，可能是更體現(xiàn)了能源的綜合梯級利用，包括在燃料轉(zhuǎn)化方面化學能的利用，還有先進微小型燃氣輪機，還有余熱先進轉(zhuǎn)換與利用技術，蓄能與系統(tǒng)全工況調(diào)控，以及和太陽能可再生能源的互補的情況下，新一代的分布式供能系統(tǒng)節(jié)能利用有一個顯著的提高。這個還是能的提級利用原理，按照品位不同，用到不同的用處。

技術瓶頸，符合重大需求的節(jié)能減排技術，但是面臨技術難題是，小型發(fā)動機發(fā)電效率低，依賴進口。中低溫余熱利用，動力余熱500度，制冷利用200度，熱冷利用溫度落差大，梯級利用差。多能源互補與全工況調(diào)控，可再生能源難以高效利用，系統(tǒng)變工況效率低。

因為分布式供能系統(tǒng)有不同的冷熱電負荷輸出，而用戶的要求變化比較多，所以它經(jīng)常處于變工況性能，而在變工況運行情況下，大家看到燃氣輪機變工況特性，隨著負荷降低，效率迅速下降，所以在變工況的時候，能耗顯然就是積極性各種情況非常不好。所以這項研究中考慮怎么改善它的的變工況的一些能耗的情況，研究變工況條件下動力循環(huán)與熱泵循環(huán)的耦合機制。一個比較突出的想法是，采用一個主動蓄能模式。不同于常規(guī)的小型供能系統(tǒng)中，常規(guī)供能給用戶以后，用戶用不了的就去蓄能，用戶不夠用，又從蓄能系統(tǒng)中抽出來，所以這種蓄能稱為被動蓄能模式，僅考慮了用戶的負荷需求。而在主動蓄能模式中，蓄能是兼顧了供能側(cè)和用戶側(cè)兩側(cè)，考慮了分布式供能系統(tǒng)自身的特點，使得供能系統(tǒng)盡可能處于一個接近于設計點的運行工況，這樣系統(tǒng)效率會有一個明顯的上升，但是這個主動調(diào)控的模式顯然現(xiàn)在是一個研究的難點。

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