微型冷热电联供系统节能潜力的分析

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1、微型冷热电联供系统节能潜力的分析皇甫艺吴静怡王如竹摘要：冷热电联供系统(CCHP)作为一种分布式能源供应系统，受到越来越广泛的重视。本文介绍了一种基于燃气内燃机和小型吸附制冷机的微型冷热电联供系统(MCCHP)。该系统集发电，夏季空调制冷、冬季地板采暖，全年生活热水供应为一体，适合家用及小规模业务领域的应用，并且易于科学研究。本文以一次能源利用率(PER)为主要评价指标对整个系统进行了详细的分析，指出该系统节能的潜力和方向。关键词：冷热电三联供燃气内燃机吸附式制冷CCHP0前言能源是社会发展的物质基础

2、，目前全世界的能源结构正逐步由第一代集中式能源系统朝着第二代分布式能源系统建设的方向迈进。分布式能源系统(DES)作为缓解我国严重缺电局面、节能降耗、保证可持续发展战略实施的有效途径受到普遍的关注。冷热电联供系统(CCHP)作为分布式能源供应系统的一种，以其独立供能、综合效率高等特点，逐渐成为能源领域内研究的热点[1-4]。冷热电联供技术利用高品位的能量进行发电，充分回收热机做功过程中产生的低品位余热热能，并采用热/冷、或电/冷转换设备进行制冷，是实现能量梯级利用的一种有效手段。一般来说，CCHP系统

3、主要由不同的原动机、换热设备和制冷设备等构成。由于燃气轮机和溴化锂制冷机在价格与规模上的局限性，使得无法应用于家庭及小型商用的领域。因此，根据我国国情，建立基于小型燃气内燃机和吸附制冷机的微型冷热电联供系统(micro-scalebinedcooling,heatingandpo.从图4可以看出，在一定余热回收率的情况下，发电效率越高，则系统PER值也越高，发电效率提升一点，PER值就会有大幅提高。而且不同的余热回收率都有着相似的规律。例如，当发电效率由0.2变化到0.3时，在余热回收率率为0.5时，

4、联供系统的PER值由0.7变化到0.8；另外，在一定发电效率的条件下，余热回收率越高，系统的PER值也越高。即，在发电效率为定值的情况下，对系统对回收热量越充分，则PER值将有显著的提高。例如，当系统发电效率为0.25时，余热回收效率由0.5增加到0.6时，系统的PER值将由0.75增加到0.85。2.4微型冷热电联供系统相对一次能源利用率的分析对于分供系统而言，只是通过燃料的燃烧放出热量，从而驱动热机做功，并不回收做功回收过程中的热量。联供系统恰恰是回收了这部分热量，因而从这个意义上讲，联供系统要比

5、相应的分供系统PER值要高。在只有原动机的分供系统中，原动机只用来发电，并不回收产生的余热，则其PER值可以表示为：(10)上式中，表示只有原动机的分供系统的一次能源利用率。为了比较联供系统相对分供系统的节能性，更深入的探讨联供系统的节能潜力，这里引入相对一次能源利用率的概念，它是联供系统的PER值相对只有原动机的分供系统PER值的增加量，即(11)从式(11)可以看出，相对一次能源利用率总是大于0的。它是表征联供系统对于分供系统节能性相对高低的量，因而该值越大越好。但其具体值的大小要依据联供系统的、

6、和COP具体的值而定。假定吸附制冷空调系统的COP值为0.5，且为定值，下面着重考察余热回收率和吸附制冷空调COP值对值产生的影响。图5联供系统余热回收率对的影响图6吸附制冷空调COP值对的影响从图5可以看出，随着余热回收率的增加，联供系统的节能性都有所增长。例如，在夏季工况＝1时，系统余热回收率由0.3增长到0.5时，系统的相对一次能源利用率值也由0.15增长到0.25。从图6可以看出，随着吸附制冷空调COP值的增加，联供系统的节能性不断增加。并且随着联供系统余热回收率值的增加，斜率也随之增加。例如

7、，在当余热回收率分别为0.4和0.6的情况下，吸附制冷空调的COP值由0.35增加到0.5时，相对一次能源率由0.12和0.18，分别增加到0.16和0.24。3结论微型冷热电联供系统(MCCHP)以清洁的天然气为燃料，有效结合了燃气内燃机、发电机和固体吸附式制冷机，实现了能量的梯级利用。由于联供系统充分利用了热机做功过程产生的余热，因此联供系统总是要比中存在原动机的分供系统节能。本文主要从系统一次能源利用率(PER)的角度，对MCCHP系统进行分析节能潜力的分析。从分析中可以发现，影响系统PER值的

8、因素主要有发电效率、余热回收率、热量分配系数和制冷机COP值。在各影响因素中，对提高系统PER值影响程度顺序依次为、、COP和。其中，提高系统的发电效率对PER值的影响最大。对于相对一次能源利用率而言，增加系统余热回收率和吸附制冷空调COP值的增加都会促进该值的增长。参考