李 煒（華電電力科學研究院，杭州 310030）

綜合住宅區(qū)的分布式能源系統(tǒng)導入可行性研究

李 煒
（華電電力科學研究院，杭州 310030）

本文主要分析了包括可再生能源在內(nèi)的分布式能源系統(tǒng)在綜合住宅區(qū)的應用。通過對住宅區(qū)冷熱電能耗負荷分析，模擬計算了兩個能源供應系統(tǒng)的年一次能源消耗量、CO2排放量。冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的分布式能源供應系統(tǒng)有較好的節(jié)能環(huán)保效果，有一定的導入可行性。

分布式能源系統(tǒng)；微型燃氣輪機；太陽能光伏發(fā)電；冷熱電三聯(lián)供

0　前言

分布式能源系統(tǒng)是分散設置在需求側，可實現(xiàn)能源梯級利用，以及資源綜合利用和可再生能源能源供應系統(tǒng)。通過在需求現(xiàn)場根據(jù)用戶對能源的不同需求，實現(xiàn)溫度對口供應能源，將輸送環(huán)節(jié)的損耗降至最低，從而實現(xiàn)能源利用效能的最大化。

1　研究對象

利用典型的居民住宅的電力負荷、供暖熱負荷、夏季冷負荷和生活熱水負荷數(shù)據(jù)，對居民住宅區(qū)的能耗負荷特性進行分析。包括可再生能源、燃氣輪機冷熱電三聯(lián)供的能源供應形式的分布式能源系統(tǒng)。同時將其與電網(wǎng)供電、空調(diào)器采暖供冷和熱水器供應生活熱水的傳統(tǒng)的居民住宅的能源供應系統(tǒng)進行對比分析，研究分布式能源系統(tǒng)的年間一次能源節(jié)約情況和CO2減排情況，從而從節(jié)能和環(huán)保兩個方面來討論居民住宅區(qū)中導入分布式能源系統(tǒng)的可行性。

2　分布式能源系統(tǒng)和傳統(tǒng)能源供應系統(tǒng)

2.1分布式能源供應系統(tǒng)

針對住宅區(qū)設計的分布式能源系統(tǒng)是燃氣輪機發(fā)電、太陽能發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)三部分共同構成。

2.1.1太陽能發(fā)電

住宅區(qū)總的屋頂面積為3592m2?？紤]到鋪設條件限制，鋪設太陽能電池板的面積為總屋頂面積的一半即1796m2。選擇的太陽能電池板型號為120（17）P1470×680，其峰值功率為120Wp，單個電池板面積為1470×680mm2，太陽能電池板數(shù)量：N=1796塊。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)總容量為215.52kW。太陽能電池板的朝向為正南，傾斜角度為33°。

2.1.2微型燃氣輪機

根據(jù)住宅區(qū)最低電力負荷26.71kWh，本系統(tǒng)選用美國Capstone 的C30型低壓微型燃氣輪機，容量為28kW。運行方案為24小時不間斷運行。

2.1.3補燃余熱鍋爐

本系統(tǒng)利用的是以天然氣為燃料，帶內(nèi)補燃裝置的自然循環(huán)余熱鍋爐，鍋爐余熱利用率為82%［3］。

2.1.4溴化鋰吸收式制冷機

本系統(tǒng)利用的溴化鋰吸收式制冷機是以高壓加熱蒸汽為熱源的，雙效吸收式溴化鋰制冷機，它可有效地利用低品位熱能，制冷機的COP值為1.4［1］。

2.2傳統(tǒng)能源供應系統(tǒng)

而普通的能源供應系統(tǒng)主要能源供應靠電網(wǎng)系統(tǒng)來提供。其中冷負荷和供暖熱負荷是通過空調(diào)把電能轉換為冷量和熱量，而生活熱水負荷則是通過電熱水器來產(chǎn)生熱水。

3　導入效果分析

3.1電力情況分析

從表1中可以發(fā)現(xiàn)，總電力負荷需求的各約47%分別由燃氣輪機和太陽能電池板發(fā)電提供，而僅有6%左右從電網(wǎng)購買。

表1　小區(qū)能耗分析（單位：kWh）

3.2熱量情況分析

其中燃氣輪機的余熱量為795700kWh，其中未被利用的熱量為223382.06kWh，約占總余熱量的利用30%。補燃熱量約占小區(qū)總熱量需求的16%。因此本系統(tǒng)中由于燃氣輪機余熱產(chǎn)生時間和居民熱負荷需求時間的不統(tǒng)一性，造成余熱量未被充分利用，同時又需要一定的補燃能量消耗。

3.3節(jié)能性分析

對于同樣的居民小區(qū)。分布式能源供應系統(tǒng)的能耗遠遠小于普通能源供應系統(tǒng)，每年可以節(jié)省一次能源5455254.42MJ，節(jié)能率為56.55%。在不考慮投資等的經(jīng)濟性前提下，我們可以得出分布式能源供應系統(tǒng)要比同等條件下普通能源供應系統(tǒng)節(jié)能。

3.4環(huán)保性分析

每年對于同樣的居民區(qū)，兩種不同供應系統(tǒng)產(chǎn)生的CO2量不相同，分布式能源供應系統(tǒng)的CO2排放量明顯要比普通能源供應系統(tǒng)的小，每年可以減少CO2排放量為969667.23kg，減排率為80.245%，所以分布式能源供應系統(tǒng)在相同條件下，更加環(huán)保。

4　結論

本論文在對一個綜合住宅區(qū)的能耗分析的基礎之上，從節(jié)能和環(huán)保效果兩個方面探討了包括可再生能源的分布式能源供應系統(tǒng)的導入可行性。通過模擬分析得出以下結論：

（1）住宅區(qū)的電力負荷需求中，燃氣輪機和太陽能發(fā)電各提供了約47%的電力，剩余僅6%電力才有電網(wǎng)提供。

（2）分布式能源供應系統(tǒng)一次能源和CO2排放量均小于普通能源供應系統(tǒng)。其節(jié)能率為56.55%。CO2減排率為80.245%。

從以上結論及節(jié)能環(huán)保效果來看，冷熱電三聯(lián)產(chǎn)的分布式能源系統(tǒng)在對象綜合住宅區(qū)具有一定的導入合理性。當然因為時間限制，本論文未對經(jīng)濟性進行詳細分析，系統(tǒng)的可行性還存在可探討的余地。

［1］陳汝東，岳孝方.制冷技術與應用［M］.上海：同濟大學出版社，2006：285-289.

［2］翁一武，翁史烈，蘇明.以微型燃氣輪機為核心的分布式供能系統(tǒng)［J］.中國電力，2003.

［3］于朝陽，王建志，索毓慧.帶補燃余熱鍋爐的研制［J］.補燃余熱鍋爐，2003.

［4］楊金煥，于化叢，葛亮.太陽能光伏發(fā)電應用技術［M］.電子工業(yè)出版社，2009：174-179.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.057