浅谈燃气热电冷联供技术及应用

一、概述

随着“西气东输”工程的实施，我国中、东部地区每年将有大量的天然气气源，但是这些天然气的工业化利用和商业利用还在开发之中，如何合理、高效地利用天然气资源，减轻我国目前的环境压力，改善天然气及电力发展中存在的问题，并最终实现节能、减排及经济的目标，是摆在我国科研工作者面前的一个十分重要的课题。许多学者从不同角度对此进行了研究，认为发展燃气热电冷联供技术，具有实现这一目标的潜力。

燃气热电冷联供系统（简称CCHP系统），是一种建立在能源梯级利用概念基础上，将供热（采暖和供热水）、制冷及发电过程一体化的能源综合利用系统，其受到许多发达国家的重视并被称为“第二代能源系统”。

由于燃气热电冷联供系统从原理上实现了对能源的梯级利用，因而，科学合理的联产系统配置与利用方式，相对传统的燃煤分产系统而言，将有较大的节能潜力。同时，系统能源利用效率的提高、以及天然气清洁能源的应用，对于降低二氧化碳及其它空气污染物（SOx、NOx和烟尘等）的排放，也将有着积极的作用。

另一方面，由于燃气热电冷联供系统利用燃气在用户侧发电，减少了用户对市电需求的压力，增强用户电力供应的安全性，削减了夏季电网的电力峰值，填补夏季燃气利用的谷值。同时，由于燃气热电冷联供系统利用余热制冷，减少了夏季电力空调的需求，对消减夏季电力峰值可进一步起到积极作用。

因而，燃气热电冷联供系统科学合理的利用，对于提高能源利用效率、降低污染排放、改善电力峰谷差及燃气冬夏季峰谷差、提高供电安全性等方面，将具有非常积极的意义。燃气热电冷联供系统具有改善目前我国在环境、天然气及电力发展中存在问题的潜力。

二、燃气热电冷联供的工作原理

燃气热电冷联供系统工作的基本原理是：首先利用燃气高品位热能在动力设备做功发电，再利用动力设备发电所产生的废热进行供热、除湿或驱动吸收机制冷，从而实现能源的高效梯级利用。燃气热电冷联供系统采用的常用动力设备主要有：燃气轮机、燃气内燃机、微燃机等。

三、常见动力设备的比较分析

笔者从余热回收形态、燃气进气压力、余热温度等方面对三种常见动力设备进行比较。

（1）燃气轮机：发电效率低、余热量大；排气温度高，余热容易回收；输出功率受环境温度影响；适用于高压燃气。

（2）内燃机：发电效率高、余热利用复杂；发电功率范围广；可选生产厂家多；适用于中压燃气。

（3）微燃机：发电效率低；发电功率小；100千瓦以下可切网运行；适用于高压燃气。

在燃气热电冷联供系统的几种应用类型中，燃气内燃机热电冷联供系统以其成熟的工艺及技术、相对较高的发电效率、较好的部分负荷性能、较低的市场价格等有利因素而受到人们的关注。燃气内燃发电机机组发电功率从数千瓦至数兆瓦不等，其构成的热电冷联供系统已成为建筑面积小至几千、大至数万甚至数十万平米规模的热电冷联供项目主要的考虑类型之一。

四、燃气热电冷联供的工程应用状况

在工程应用方面，国外发展较快，其中尤以日本为最。

五、应用前景与展望