热电冷联产系统的节能分析

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1、中国工程热物理学会第十一届年会工程热力学与能源利用集号:051079热电冷联产系统的节能分析张晓晖I杨茉2蔡祖恢$卢玫$余敏21.苏州大学热能动力工程系2150062.上海理工人学动力工程学院200093（Tel:0512-61080967E-me订：zhangxhem@126.com）摘要：从系统基础能源消耗角度建立起以热电比、热效率、性能系数以及基准分产系统的热力性能参数表示的联产系统相对于分产系统节能判断关系式，易于工程应用，并以实际热电机组为例进行计算验证，研究表明.热电冷联产系统节能是有条件的，在热电联产基础上发展热电冷联产关键是对供热机组的选

2、择.吸收式制冷机对节能彩响很小，得到了以往被忽略的动力与制冷的匹配关系。1引言热电冷三联供技术目前正处于快速发展中。在一些没有稳定王业热负荷的热电厂,如果仅是热电联产，热负荷通常会受季节等因素的影响，无法实现完全的热电联供，这会降低热电厂供能的热经济性。以热电厂的供热为能源，利用溟化锂吸收式制冷机组集中制冷，从而实现热电冷三联供，可以使热电厂的热负荷相对较为平稳，提髙热电机组的负荷因子，因而热经济性较高。由于热电冷各子系统的（动力系统、供热系统和制冷系统）选择余地较大，如何具体构造三个子系统、匹配三种能量除了经济性影响因素外,联产系统的能耗特性是最主耍的

3、因素，它将影响联产系统的节能效果。就上述问题相关的研究工作有：AdwinMartens⑴以发电份额、供热份额论述了不同原动装置（内燃机、蒸汽机、燃气轮机等）热电联产节能的相对性，Havelsky（2）及TchouateHeteu⑴则利用节能率概念分析了以燃气轮机为原动装置热电冷系统的节能性，从这些文献可见国外对于以蒸汽轮机为基础的热电冷联产系统的为研究对象的节能分析模型还不多见。国内对此类热电冷联产系统的节能判断研究报道很多，由于出发点不同，所得结论有相同Z处，也存在相互不一致的地方，从不同侧面反映联产系统的廿能性，如采用当位热力系数⑴、联产系统发电煤耗

4、⑴、燃料节省⑹⑺等方法的研究。本文正是针对此种研究现状，对联产系统的能耗性能进行研究，得到了联产系统节能必须的条件关系式，建立了联产系统节能定童分析模型，为联产系统集成提供可糕的理论依据，为热电冷联供系统的推广应用奠定基础。2热电冷联产系统节能分析模型建立本文以一次（或基础）能源消耗量作为比较基准。实际运用中常用热电比和热电厂总效率来考核热电厂，所以在下面能耗的分析中将推导出以热电比和热效率等因索表示的联产机组节能模型表达式，这样更具有实际指导意义。以一单抽热电联产机组的能量转换系统为例，该系统向外界输出的能量由两部分组成，一是向外输出的电能，二是向外输

5、出的热量，考虑到为不影响汽轮机通流效率的改本文研究工作得到上海市重点建设学科项目支持变，使汽轮机处于额定工况，比较实际的热电冷联产系统的热和冷的能量供给是在已有的同一抽汽口抽出用于供热和制冷，这样，可以利用热电比对热电冷联产系统进行分析。对丁•联产机组，一般常用燃料利用系数（也称总热效率）口慣和热电比K作为量化捋标，联产机组热电比可表示为：K=Q/P（1）其中。为联产机组供热量，P为联产机组发电虽，引入兄表示用于吸收式制冷机发生器加热热疑占总的抽汽供热最的份额，这样AQ为制冷用热蜀，（1-l）Q为供热用热绘。考虑一般情况，联产机组处于系统之中，系统包播电

6、网主力凝汽机纽的供电、热电冷联产机组的发电、供热与制冷.压缩式制冷机制冷，供热锅炉供热，通常情况下，联产系统所提供的冷、热、电输岀与用户所耍求的不完全一致，将外界用户冷、热和电需求化为无囚次量表示，即外界用户需求制冷虽0日与联产机组发电量P比、外界用户需求供热毘0”与联产机组发电蚩P比、外界用户需求电量P迅与联产机组发电就P比分别为:KUP，KUP,Kp=P/P联产机组不足供热（K力）、不足发电＜KpP-P）及不足制冷（KcP-COPaAKP）由系统中分产的参考锅炉房（效率为%）、凝汽机组（效率为rjp）和电压缩制冷机（性能系数COPe）供给。上述联产节

7、能分析的比较基准不应低于当前国家规定允许的最低建设标准，取300MW纯凝汽机组发电效率作为分产凝汽机组发电效率基准：取集中供热效率80%作为比较基准•电能驱动的压缩制冷机的性能系数取5・0。由式（1）、（2）可得联产系统的一次能耗为：=P(K7)、K-a)K?P

8、(K厂UP

9、(Kc-COP^K)Pc久m%coprp分产系统的一次能耗为：久叽耳pCOPc联产系统与分产系统的一次能耗比为:(PE)。(PE),K+l(l-A)K1COPaXK仏久%COPRpH+E+亠久％4pCOPc若联广机组给定，如K=l・2,“w=0.&2=0.2,C0£=0.7条件下，外

10、界负荷gKpK对联产系统与分产系统的一次能耗比影响曲线见图】示：随着用户侧热、电