分布式能源以热定电的新理解.pdf

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1、分布式能源热电联产“以热定电”的新理解同济大学龙惟定摘要：如果仅从热效率角度分析，分布式能源的一次能源效率甚至要低于燃气冷凝锅炉。必须充分发挥分布式能源所生产的高品位电力的价值。以热定电，就是以热需求（冷热负荷）确定电力驱动热泵的电力需求，使分布式能源热电联供系统综合效率达到以上。对区域能源系统的优化配置提供了有效的方案。关键词：分布式能源，热电联产，以热定电，区域能源系统☆☆热电联产系统要“以热定电”在低碳城市能源系统中，分布式能源有三种形式，一种是热电（冷）联产系统，第二种是利用可再生能源的分

2、布式供电系统，第三种是以热泵为核心技术的低品位“未利用能源（）”的应用系统。热电联产（）是一项一次能源利用率非常高的技术。传统电力工业是以煤作为燃料的火力发电，必须远离城市建设大型电厂，以发挥大机组的高能效优势、降低煤耗、集中处理污染。但这种大集中模式使发电过程中排出的热量无法得到充分利用，被白白地排放到大气中，再加上远距离输电过程中的线路损失，就使得终端使用电力的一次能源效率很低。而靠近城市建设的热电厂，利用热电联产技术，把发电过程中的一部分排热回收，通过热网输送给用户，则可大大提高一次能源效率

3、。随着天然气等清洁能源的广泛应用，可以将小型热电联产电站建在社区甚至建筑物内，成为区域热电冷联供（）系统和建筑热电冷联供（）系统。图各种发电机组的功率与效率但是，热电联产的代价是降低发电效率。从图可以看出，发电机组的功率越小，效率越低。因此，采用小型或微型发电机组的分布式能源系统如果仅作发电之用，其效率低于大发电设备，在能源利用上是不合理的。所以，要求分布式能源在系统配置时以热定电，为的是提高综合能效。热电冷联产技术最重要的技术参数之一是系统的热电比（），即：QHPR(1)We式中为系统所利用的

4、热能；为系统发出的电能。在为某一特定用途选择热电联产系统时，热电比HPR是主要特性参数之一。在原国家计委《关于发展热电联产的规定》文件中，要求使用汽轮机组的热电联产系统总热效率年平均大于％；单机容量在以下的热电机组，其热电比年平均应大于％；单机容量在～的热电机组，其热电比年平均应大于％；单机容量及以上抽汽凝汽两用供热机组，供暖期热电比应大于％。在上海市建设和交通委员会年颁布的《分布式供能系统工程技术规范》中明确指出，分布式供能系统容量的选择应依据以热（冷）定电、热（冷）电平衡的原则；并规定分布式供

5、能系统年总热效率不应小于、年均热电比不应小于。《规定》和《规范》说明同一个问题，即城市热电厂和分布式能源热电联产系统是为供热的目的而设，在满足热需求的前提下，所发电力作为电网的补充。热电联产的综合热效率分析热电联产作为一项节能减排技术，与热电分产相比，提高了综合热效率。图热电联产与热电分产的能效比较在图中，尽管热电联产的发电效率与热电分产相比有所降低，但总热效率达到；产能也较热电分产增加了。从热力学第一定律的视角出发分析，即只考虑热效率，不考虑能源品位，显然，热电比越大，热效率越高。因为远距离输送

6、热能的损失比较大，所以热电厂的供热输送半径不能太大。一般热电厂供高压蒸汽的供热半径约，供热水（用于建筑供暖）的供热半径不超过。受半径内的供热需求局限，热电机组的容量不能太大。这就使热电厂的发电效率普遍不高。目前热电厂常用的发电机组机型一是背压式汽轮机，即汽轮机的低压排汽全部用来供热，其综合热效率很高；二是抽凝式汽轮机，将部分没做完功的蒸汽从汽轮机抽出送到热用户，其余部分在汽轮机继续做功后排入凝汽器凝结成水，然后回到锅炉。为了满足供热负荷对压力、流量的需求，抽凝式机组的抽汽是可以调整的。背压式汽轮机

7、适于有稳定负荷的工业供热，对以供暖空调等变动负荷为主的城市供热则只能用抽凝式机组，这就带来了热效率的“先天不足”。在供热负荷高峰时，还要进一步增加抽汽，从而进一步降低发电效率。在我国北方的大城市里，热电厂是为城市供热而设的，是根据城市热用户的用热量规划和选型的，即“以热定电”。热电厂所发电力只是作为大电网的补充，它们也不是国家电网中的主力电厂。由于有大电网作为依托，热电厂发电多少都可以通过大电网这个“蓄水池”消化掉。不可否认，热电厂实行以热定电也有经营上的考虑，因为热电厂所发的电力在“竞价上网”中

8、不具优势，所以多数热电厂会将经营重点放到供热上。如果蒸汽价格在元以上，就会比用蒸汽发出的电竞价上网的效益更好。而在另一方面，由于城市供热有很强的季节性，为了避免夏季的运营亏损，热电厂会在夏季成为纯发电厂，以较高的煤耗发电调峰。从热力学第二定律出发可以发现，由于用户端热媒温度为℃（如果是空调供热则只有℃），因此热电厂的㶲损失很大。文献中对某一热电厂计算得到的㶲效率只有，要低于纯凝电厂的㶲效率。如果再加上蒸汽输送的温降和压降，特别是蒸汽凝水无法回收所带来的㶲损失，使得热电厂的热电联产并