分布式能源技术研究及应用

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1、分布式能源技术研究及应用（研究单位：中国华电集团公司）一、研究方向与主要成果本项目以供能发电行业中节能减排的重大需求为研究背景，研究分布式能源系统余热利用关键技术及系统集成。研究成果在广州大学城分布式能源站项目中得到充分应用，为分布式能源系统在我国有条件的地区大规模推广应用有着重大的推动作用，为降低大中城市能源消耗和实现节能减排提供重要依据，为分布式能源的规划设计、施工建设、运营管理和分布式能源的标准化、模块化、系列化方面提供重要的参考依据和典型示范。项目研究所提出的分布式能源集成系统，能够实现一次能源70

2、~80%的利用效率，为替代高能耗、高污染、高运行成本的传统供能方式提供支撑，是大中城市降低能源消耗，实现节能减排，推进智能电网建设的首选方案。上世纪80年代前后开始，国际上就提出了总能系统与冷热电联产为主要特征的分布式供能系统雏形概念。近10年来，由于分布式供能技术在能源利用效率、环境保护等方面的优势，逐渐被发达国家所接受，在面向21世纪的能源战略规划中，许多国家将分布式供能技术作为本国科技优先发展的关键领域。分布式供能系统以冷热电联供为主要形式，具有高效、环保、经济、可靠、和灵活等特点，是一种先进的供能系

3、统，能够大幅度节能减排，我国已将分布式供能技术定位为能源领域前沿技术。由于分布式供能系统实现了能源的梯级利用，与传统供能系统相比，每100万kW的装机容量，每年可以节能78万吨标煤以上。我国5年内新增电力装机容量预期超过4亿kW，如果其中的15％～20％采用分布式供能系统，则每年节能6000万吨标煤以上，CO2减排约1.6亿吨。分布式能源系统是靠近用户端的供能方式，而用户侧的电、热、冷需求是随时间变动的，而常规动力系统往往以稳定运行作为设计要求。采用关键设备来调整电、热、冷的匹配来适应用户需求是分布式能源系

4、统研究的一个重点，系统集成技术是发挥冷热电联供系统节能优势的关键和难点。本项目在综合考虑包括启动、设计、变工况在内的全工况性能的系统集成（以下简称“全工况系统集成”）为重点研究方向，同时考虑低于120℃低温烟气的能量利用。本项目的另外一个研究重点在于引入了“混合动力”原理，采用了主动蓄能的方式来降低系统装机和提高全工况下的能源利用效率。二、依托项目的基本情况广州大学城项目是广东省和广州市贯彻“科教兴粤”战略部署的重点项目，是中国华电集团公司在天然气高效利用方面的首个10万千瓦级分布式能源站建设项目。广州大学

5、城分布式能源站是亚洲最大的分布式能源系统，为分布式能源站的发展提供了重大示范，为我国建立分布式能源系统设计系列化、模块化标准提供示范，同时积极推动了我国节能减排的深入。广州大学城坐落于广东省广州市番禹区新造小谷围岛及其南岸地区，远期规划面积为43平方公里，届时区域内总人口将达30余万，分两期建成。其中小谷围岛内规划面积18平方公里，为大学城一期工程，含十所大学及中央商务区，拟建建筑面积约800万平方米，可容纳14万高校学生，总人口约25万。广州华电大学城分布式能源站的功能是满足大学城区的各种能源需求，包括为

6、大学城用户提供电力；向集中热水制备站提供生产生活热水的高温热媒水和加热用蒸汽；为厂区提供冷负荷等；并为原关停小电厂的部分热用户提供工业供热热源。根据广州大学城一期和二期规划，能源站最终规划容量为300MW级，设置4×78MW分布式能源站，分二期建成，一期先建2套分布式冷热电联供机组，二期工程根据热电负荷的增长情况，在一期基础上再扩建相应的机组，必要的公用设施土建构筑物一次建成，设备分期安装。广州大学城能源站的热负荷为大学城各校区和中央商务区提供生活热水供应系统，其需求极不平衡。热水主要提供给学生宿舍和教师公

7、寓以及有需求的公共和商业建筑。最大小时需水量出现在22:00，由于热水需求时段的极端不均匀，典型日最大用水时段的小时热水负荷大于能源系统相应的小时余热生产能力，系统采用蓄热式的热水供应方式。广州大学城项目设计热负荷按生活热水负荷和服装洗水热负荷的分时段叠加考虑，设计热负荷：最大热负荷为310GJ/h，最小热负荷为66GJ/h，平均热负荷为146GJ/h。工业热负荷为11.46t/h，且供汽量比较不稳定，供热蒸汽冷凝水不回收。大学城热水制备站的热负荷需求在不同月份、不同时段差别很大；冷凝水与所制热水混合后供大

8、学城热水，不回收。余热锅炉热水汽水损失率为2%。三、项目的关键技术与创新点基于对分布式供能技术在我国能源战略中重要地位的共识，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》（以下简称“纲要”）中的第一领域（能源）第一优先主题（工业节能）中明确强调发展“分布式冷热电联供技术”。《纲要》进一步将分布式供能技术作为与氢能、核能等并列的四项前沿技术之一。本项目的建设实施是对《纲要》规划的具体落实，也是对节能