冷电联供系统制冷机设计的探讨

　　0 引言

　　为了对 2007 年度国家 863 计划“高效节能与分布式供能技术专题”中的目标导向类课题“MW级燃气轮机分布式冷电联供技术集成与示范研究”，进行深入研究，本课题组以广东省某市供电局大院三栋大楼为依托，建成一个具有代表性的高效天然气冷、电联供示范系统。

　　1 冷电联供系统

　　纵所周知，冷电联供系统是一种建立在能源的梯级利用的概念基础上形成的节能系统[1]。该示范工程位于广东省某市供电局变电站大院。院内包括已经建成的综合楼、试验楼和即将建成的新大楼。总建筑面积为 22600 平方米，通过建筑节能模拟分析平台 DeST[2]对三栋大楼的电、冷负荷进行了能耗分析，负荷预测结果如表 1。

　　目前，综合楼的制冷方式为中央空调，试验楼的制冷方式为分体空调。

　　根据以上电负荷预测，同时考虑到分布式冷电联供系统最终的经济性指标为年能源综合利用率目标≥75%，且电冷比≥0.4。因此联供系统选择 3台 200kW 以天然气为燃料的燃气轮机发电机组供电(主要参数见表 2)，电力不足部分由大电网购电补充;燃气轮机后部设置烟气余热回收装置制冷，制冷调峰设备采用电制冷设备(对试验楼、综合楼)或新设置电空调设备(对新楼)，满足最大冷负荷需求。在试验楼空调系统不改造的情况下，试验楼空调负荷由现有分体空调来承担。

　　2 制冷机选型设计

　　2.1 设备型式

　　对于目前烟气余热回收装置主要有以下三种机型[3]：烟气型吸收式制冷机、余热锅炉(产生蒸汽)+蒸汽型吸收式制冷机、余热锅炉(产生热水)+热水型吸收式制冷机。从目前该联供系统来看，余热锅炉+吸收式制冷机的系统复杂，且造价较高，故本系统选择烟气型吸收式制冷机。另一方面吸收式制冷机又分为单效和双效制冷机[4]。双效吸收式制冷机的性能系数(COP)通常在 1.4[5]左右，单效 COP 比较低[6]，通常在 0.76～0.79 左右[7]。故本系统选用双效烟气型吸收式制冷机。再者，因为烟气补燃不利于清洁能源的梯级利用，加上高昂的天然气价格，燃用天然气制冷成本高于电动中央空调制冷[8]，因此本系统不考虑烟气补燃。

　　这样，该分布式联供系统为电力需求由燃气轮机发电来满足，不足部分从城市电网购电满足，燃气轮机排出的约为 291℃的烟气进入吸收式制冷机，产生7℃冷冻水提供给新楼和综合楼进行供冷，以满足其冷负荷需求。当冷负荷需求较大或者燃气轮机负荷较小甚至停机时，冷负荷不足部分由电动中央空调制冷进行补充，以满足两栋楼的冷负荷需求;当余热量相对偏大或者燃气轮机运行而吸收式制冷机因故停机时，部分或全部烟气可以通过旁通烟道直接排放到大气。