微燃机与小燃机在南方地区分布式联供系统中的应用比较

　　分布式供能系统是为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务方式。随着能源问题的日益突出,分布式供能系统越来越受到人们的重视,成为新世纪电力工业和能源产业的重要发展方向[1]。我国南方地区(如广东省)自身能源贫乏,但又是能源消费大区,能源供应基本靠外部引进;气温常年偏高,空气湿度大,制冷负荷需求大,导致供冷季用电紧张,电网负荷峰谷差大。在我国南方地区发展分布式供能系统,对南方地区的合理用能和节能减排,缓解南方地区用电紧张、减小电网峰谷差从而改善电网投资效益,以及提高南方地区的供电安全性都具有重要的意义。南方地区较强的经济实力以及近年来液化天然气的引进,也为分布式供能系统的发展提供了一定的条件和保障[2]。

　　微燃机和小燃机是分布式供能系统应用中两种重要的主机型式,且各具特色:微燃机多采用回热循环,发电效率可达30%或更高,排烟温度在200℃~300℃,功率在300kW以下,可采用多台模块化组合,在功率成倍增加的同时还能通过运行台数的切换避免机组在低负荷、低效率下运行,从而提高部分负荷性能;小燃机一般为简单循环,功率为600kW至数MW,排烟温度500℃左右,热品质高,可利用余热量大,单位kW造价较微燃机低,但发电效率低,MW级小燃机发电效率一般在28%以下,部分负荷性能较差[3,4]。南方地区制冷季长,冷负荷大但一般无空调热负荷需求(一些建筑有热水负荷需求);环境温度高,主机容量设计和运行中必须考虑环境温度对燃机出力和效率的影响。针对南方地区典型城市建筑用户负荷特征和能源价格体系,在考虑环境温度对主机性能影响的条件下,进行基于微燃机和小燃机联供系统的应用分析并与热、电、冷分供形式比较,可对分布式供能技术在南方地区的发展潜力评估、突破点选取、综合效益评价提供参考。

　　1　典型建筑选取及其负荷

　　本文选取办公楼、医院、宾馆、商场四类最具发展分布式供能技术的典型建筑作为计算和分析对象,所在位置设为广州。根据广州地区气候变化特点,将供冷季依次划分为三种典型工作日:Ⅰ(4、11月),Ⅱ(5、6、10月),Ⅲ(7、8、9月)。办公楼各工作日逐时负荷取自广州某办公楼实际逐时负荷(其建筑面积与典型办公楼建筑面积相同),并认为节假日冷电负荷可忽略不计。医院、宾馆、商场各典型日逐时负荷变化特征参考文献[5],绝对值则是在设定建筑面积的条件下,结合RETScreen清洁能源项目分析软件[6]以及南方地区各类建筑冷负荷概算指标得到,其中南方地区各类建筑冷负荷概算指标选取如下:商场200W/m2,医院100W/m2,宾馆100W/m2,考虑到医院、宾馆、商场的性质假定无节假日。由此得到的广州地区四类典型建筑的三种典型日负荷如图1所示。表1列出了各典型建筑的典型建筑面积和根据负荷特性计算得到的平均热电比[5]。上述四类建筑中,医院和宾馆具有电、冷和热水负荷,因而平均热电比较高;办公楼和商场仅有电、冷负荷,平均热电比较低。