分布式能源业务形态及技术支撑知识.pptx

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,分布式能源业务形态及技术支撑知识,1,研发管理部2016年7月20日,目录,2,3,一、分布式能源行业定义及分类,在国际上，较有影响力的机构采用不同的名词来描述分布式能源。

欧美一些机构组织和国内对分布式能源系统的定义分别见表1和表2。

分布式能源至今没有一个在世界共同认可的定义，在英语中对应的专有缩略词有以下几个：

DG（Distributed/DecentralizedGeneration）、DP（Distributed/DecentralizedPower）、DER（Distributed/DecentralizedEnergyResource）。

它们分别被翻译成分布式能源资源、分布式电力、分布式供能。

比较具有代表性的定义有：

DG的定义为：

存在于传统公共电网以外，任何能发电的系统，原动机包括内燃机、燃气轮机、微型燃气轮机、燃料电池、小型水利发电系统以及太阳能、风能、垃圾、生物能等的发电系统。

DP的定义为：

包含所有DG的技术，并且能将电能通过蓄电池、飞轮、再生型燃料电池、超导磁力储存设备、水电储能设备等将电能储存下来的系统。

DER的定义为：

在用户当地或靠近用户的地点生产电或热能，提供给用户使用的能力供应和存储系统。

其包含了DG和DP的所有技术，并且包含那些与公共电网相连接的系统，用户可将本地多余的电能通过连接线路，出售给公共电力公司。

4,一、分布式能源行业定义及分类,由上可知，DG、DP、DER所指的范畴由狭义趋向广义，这可以从三者关系图得到直观的了解。

一、分布式能源行业定义及分类,欧美一些机构组织对分布式能源系统的定义,一、分布式能源行业定义及分类,6,国内对分布式能源系统的定义,一、分布式能源行业定义及分类,7,综上所述，分布式能源系统（DistributedEnergySystem，简称DES）是一种建立在能量梯级利用概念基础之上，分布安置在需求侧的能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能源设施。

它通过在需求现场根据用户对能源的不同需求，实现温度对口供应能源，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最大化。

分布式能源是以资源、环境和经济效益最优化来确定机组配置和容量规模的系统，它追求终端能源利用效率的最大化，采用需求应对式设计和模块化组合配置，可以满足用户多种能源需求，能够对资源配置进行供需优化整合。

分布式能源依赖于先进的信息技术，采用智能化、网络化控制和远程遥控技术，可实现现场无人职守。

同时，它也依靠于能源服务公司体系的社会化能源技术服务体系，实现投资、建设、运行和管理的专业化运作，以保障各能源系统的安全可靠运行。

分布式能源系统的工艺流程是通过冷、热、电三联供技术，利用先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，再对做功后的余热进一步回收，用来制冷、供暖和生活热水，从而实现对能源的梯级利用，能够提高能源利用效率至80%90%。

二、分布式能源业务形态,

（一）分布式能源系统分类,8,二、分布式能源业务形态,

（二）分布式能源系统构成,9,二、分布式能源业务形态,10,（三）热电联产系统（CHP）分布式能源系统是在热电联产系统（以下简称CHP系统）的基础上发展而来的，CHP系统的应用已有超过100年的历史。

研究显示，当热电同时利用达到每年4500h时，系统的投资回收期大约为45年。

这表明热电联产系统产生的热量必须在低热量需求的季节（夏季）也得到利用才能达到经济性要求。

因此，有必要在CHP系统中增加吸收式制冷装置，使其成为冷、热和电三联产系统，使能量达到更高的利用率。

传统电厂将燃料转换为电能后，往往抛弃了大量多余的热能。

分布式发电具有与负荷相适应的规模与位置，能够合理经济地回收这些热能，用户需利用自身设备内或附近的组合式热电联产系统就能同时获得热能和电能。

二、分布式能源业务形态,11,（四）冷/热电三联供系统（CCHP）冷/热电三联供系统（CCHP）是天然气分布式能源的典型形式，即以小规模、小容量（设计产能吻合区域能量负荷）、模块化、分散式的方式布置在用户附近，独立的输出冷热、电能的系统。

冷/热电联产既能满足能量供应，还具有低成本、高生产率等优点。

其最常见的形式是燃气蒸汽系统，能源综合利用效率达80%。

天然气（或煤层气等）燃烧产生1100摄氏度以上的高温气体，进入燃气轮机作功发电。

用余热锅炉收集从燃气轮机排出的高温烟气的余热，产生的中压蒸汽推动蒸汽轮机发电或在冬季直接供暖。

在夏季，采用溴化锂吸收式制冷技术，充分利用原用于冬季采暖的蒸汽进行供冷，即构成了热电冷多联产系统，天然气分布式能源项目典型流程见下图。

二、分布式能源业务形态,（四）冷/热电三联供系统（CCHP）天然气分布式能源项目典型流程图,12,二、分布式能源业务形态,（四）冷/热电三联供系统（CCHP）CCHP通过能源梯级利用，使能源综合利用效率提高到80%。

燃气冷热电三联供以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃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锅炉或者余热直燃机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。

经过能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，节省了大量一次能源。

13,二、分布式能源业务形态,14,（四）冷/热电三联供系统（CCHP）使用CCHP的先决条件是有较大的热负荷，同时要求冷热负荷稳定。

虽然微型燃机发电效率己从17%-20%上升到当前的26%-30%，但以微型燃气轮机作为动力的简单的分布式供电系统的热转功效率依然远小于大型集中供电电站。

冷热电三联供系统如果仅作为发电使用不考虑利用余热的效益，则发电成本高于目前市电平均价格，单独发电是不经济的。

对于热负荷变化较大的建筑物或者负荷率很低的场所，能源综合利用效率一般很难达到期望的效果，并且发电机的使用寿命也会受到影响。

二、分布式能源业务形态,15,（四）冷/热电三联供系统（CCHP）1.燃气内燃机CCHP系统燃气内燃机CCHP系统是以燃气内燃机作为热动力装置，冷水经由润滑油/水换热器、燃烧室外的水冷壁以及烟气换热器，向热用户提供蒸汽或热水。

制冷则由热水或蒸汽送入吸收式制冷装置（如蒸汽/热水溴化锂制冷机），产生冷冻水，再由冷冻水作为冷媒向用户提供空调服务。

燃气内燃机的额定功率通常为505000kW。

内燃机的造价相对较低，但其运动部件费用较高，因此运行费用高。

下图是燃气内燃机CCHP系统示意图。

16,二、分布式能源业务形态,（四）冷/热电三联供系统（CCHP）2.微型燃气轮机CCHP系统微型燃气轮机是指容量为25300kW、可以简单循环的燃气轮机。

右图为微型燃气轮机在CCHP系统中应用的一个示例。

系统的发电机组效率为21.2，全效率可达81。

微型燃气轮机主要有2种形式：

一种是高速单轴形式，压缩机和涡轮与交流发电机装在同一根轴上，涡轮转速为（512）104r/rain；另一种是分离轴形式，转速为3600r/rain的涡轮通过变速箱与常规发电机相连。

微型燃气轮机与内燃机相比，具有较,少的运动部件，因此维护费用较低，但造价比内燃机高。

二、分布式能源业务形态,（四）冷/热电三联供系统（CCHP）3.燃料电池CCHP系统燃料电池是一种新型技术，一般用于1MW以下的系统。

燃料电池通常采用天然气作为燃料。

天然气经过重整装置生成氢，氢和氧在阳极和阴极通过电解质溶液进行离子交换发生电化学反应，从而产生电能，反应的副产物是热能和水。

由其工作原理可知，燃料电池具有高效率（发电效率为35。

60）、无污染、无噪声、运行可靠等优点。

燃料电池产生的CO2、NOx、CO和有机挥发分的体积分数较低。

17,二、分布式能源业务形态,（五）建筑冷热电联产（BCHP）建筑冷热电联产（BCHP）是针对具有特定功能的建筑物，如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统，一般仅需容量较小的机组，机房往往布置在建筑物内部，不要要考虑外网建设。

解决建筑冷、热、电等全部能源需要并安装在用户现场的能源中心，是利用发电废热制冷制热的阶梯级能源利用技术，能源利用率高达80%以上。

18,二、分布式能源业务形态,（五）建筑冷热电联产（BCHP）1.烟气型烟气型为发电机项建筑送电，非电空调用烟气制冷制热，空调完全不用燃料。

19,二、分布式能源业务形态,（五）建筑冷热电联产（BCHP）2.烟气及补燃型烟气及补燃型为发电机向建筑送电，非空调用烟气制冷制热，不发电或少发电时用天然气补燃制冷制热。

20,二、分布式能源业务形态,（五）建筑冷热电联产（BCHP）3.烟气、热水及补燃型烟气、热水及补燃型为发电机向建筑送电，非电空调用烟气热水制冷制热，不发电或少发电时用天然气补燃制冷制热。

21,二、分布式能源业务形态,（五）建筑冷热电联产（BCHP）4.蒸汽型蒸汽型为热电厂汽轮机利用高压蒸汽发电，发电送人城市电网，发电后低压蒸汽供给蒸汽非电空调。

22,二、分布式能源业务形态,（六）分布式能源系统的节能减排,节能图解,23,CO2减排图解,二、分布式能源业务形态,（七）建议陕鼓实施分布式能源销售构想,4,三、分布式能源技术支撑,25,

（一）分布式能源主要技术和装备分布式能源系统是将冷、热、电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。

本系统主要包括分布式发电、分布式储能、并网技术和具有潜在功率产品价值的需求方负荷响应资源。

涉及到的主要技术和装备如下：

分布式能源发电技术：

燃气分布式发电系统、太阳能光伏分布式发电系统、太阳能建筑一体化、光伏热电联产、柴油发电机组、燃料电池、垃圾发电、沼气发电、汽轮发电机、污水发电、地热发电、生物质能分布式发电、风能分布式发电、小水电分布式发电系统、煤气层和矿井瓦斯利用等分布式发电系统。

分布式能源智能控制与群控优化技术：

分布式能源并网接入技术和设备；智能化监控、网络化群控和远程遥控技术等。

26,三、分布式能源技术支撑,

（一）分布式能源主要技术和装备,燃气冷热电联供技术及设备：

燃气轮机、燃气内燃机、蒸汽轮机、小型燃气轮机、微燃机、斯特林发动机、溴化锂吸收式制冷机、多联式空调机组、余热吸收式制冷机、吸附式冷水机组、水冷冷水机组、风冷冷水机组、热泵热水机组、蒸汽吸收式制冷、空间加热系统、吸收式空调装置、热泵、燃气锅炉、阀门等；余热利用技术及设备：

余热发电、燃气机热泵余热回收、空调余热回收、烟热余热回收技术、热泵余热回收技术、废水余热回收热泵技术、低温余热回收、蒸汽轮机、余热锅炉、空压机余热回收装置、纯低温余热发电机技术、蒸汽供热系统等新工艺、新材料、新设备及其他辅助设备。

分布式储能装置：

电化学储能（如蓄电池储能装置）、电磁储能（如超导储能和超级电容器储能等）、机械储能装置（如飞轮储能和压缩空气储能等），热能储能装置等。

三、分布式能源技术支撑,27,

（二）动力与能源转换设备小型燃气轮机在小型航空涡轮发动机技术的基础上，实现地面发电和供热的联产技术。

目前中国在这一技术上已经可以开发相应产品，主要的问题是需要提高设备的能源转换效率，提高可靠性，延长设备检修周期，提高设备的自动智能控制水平；微型燃气轮机这是基于汽车发动机增压涡轮技术的延伸，关键技术在于精密铸造和烧结金属陶瓷转子，空气或磁悬浮轴承，高效回热利用技术，永磁发电技术，可控硅变频控制技术等。

由于技术层次并不高，其中许多项目已经有专家在研究，只要国家真正重视，中国完全可以赶超世界先进水平；,三、分布式能源技术支撑,28,

（二）动力与能源转换设备燃气内燃机内燃机技术对于中国已经非常成熟，但是燃气内燃机的制造水平与国际先进设备还存在比较大的差距，主要是转换效率、排放控制、电子控制和设备大修周期等，此外，国外正在发展的预燃、回热、增压涡轮技术，以及电子变频等技术，都是发展的重要方向；斯特林发动机外燃式斯特林技术中国已经有了比较大的突破，上海711所已经可以生产该技