楼宇型分布式能源系统调峰设备的优化选择

摘要：简要介绍楼宇型分布式能源系统的构成和常规调峰设备配置方案，阐述了调峰设备的选型原则 及系统评价指标，并结合某工程为例，对分布式能源站不同调峰设备选配方案进行了分析比较。

引言

天然气分布式能源系统是以天然气作为一次 能源，将发电系统和供热、供冷系统相结合的小规 模、点状分布在用户附近的一种综合供能方式。系 统能源综合利用效率在 ７０％ 以上，具有能源利用 率高、削峰填谷、清洁环保、可靠性高等优点。

分布式能源系统按供应范围的不同可分为区 域型和楼宇型。楼宇型主要是针对具有特定功能 的建筑物，如办公楼、商场、酒店、医院及一些综合 性建筑，供能范围、机组容量和供能负荷相对较小， 能源站通常布置在建筑内部，不需要考虑外网建 设。

楼宇型分布式能源系统合理优化设计一方面 在于根据建筑物的基础负荷合理确定内燃机的装 机容量，提高机组运行负荷率，最大限度利用烟气 余热，保证能源的高效利用；另一方面在于依据能 源站的调峰负荷来优化配置调峰设备，从而构建一 个既适应负荷变化特性又尽可能保证能源站高效 经济运行的系统。目前，针对楼宇型分布式能源系 统如何确定内燃机的装机容量，国内有着较多的研 究和阐述，而如何合理选配调峰设备，还缺乏一个 较系统的阐述，鉴于此，文中着重对楼宇型分布式 能源系统调峰设备的优化选择进行了论述。

1楼宇型分布式能源系统调峰设备

1.1楼宇型分布式能源站系统构成

天然气分布式能源系统主要由发电设备、余热 利用设备、调峰设备及其他相关辅助设备组成，有 些还配置了蓄能装置、辅助供能设备等。在天然气 分布式能源系统中，发电设备是指将天然气燃烧所 产生的部分热能转化为电能的设备，目前常见的发 电设备主要是燃气轮机、内燃机、微燃机和燃料电 池；余热利用设备是回收发电机组排放的余热（烟 气余热、冷却水余热）的相关设备，主要有余热锅 炉、吸收式溴化锂机组、换热器等；调峰设备是在余 热利用设备不能满足用户冷热负荷需求时，通过其 他供能设备来补充冷、热负荷的设备，常见的有电 制冷机、直燃机、燃气锅炉、热泵等冷热源供能设 备。

楼宇型分布式能源站通常选用内燃机作为发 电设备，基于内燃机为动力发电设备的典型楼宇型 分布能源系统构成如图 １ 所示。内燃发电机组将 天然气燃烧所产生的 ３５％～ ４５％ 热能转化为电能， ３５％～ ４５％ 的热能（以烟气余热、缸套冷却水余热 体现）通过烟气热水型溴化锂机组或者换热器（余 热锅炉）进行回收利用，剩余热能随烟气排空［１］。 内燃机的余热通常只满足用户的基础热（冷）负荷 需求，调峰负荷需要通过调峰设备来补充。

1.2 调峰设备的配置方案

楼宇型分布式能源站常见的调峰设备有电制 冷机、燃气锅炉、直燃机、热泵等冷热源供能设备， 调峰设备的配置存在多种组合形式，针对各类建筑 的用途和负荷需求不同，需要对调峰设备的配置方 案进行优化选择，从而构建一个对负荷变化适应性 强又能保持能源站高效经济运行的系统。

目前，楼宇型分布式能源系统有 ３ 种常规调峰 设备配置方案：方案一为电制冷机 ＋ 燃气锅炉；方 案二为补燃型或者直燃型吸收式溴化锂机组；方案 三为热泵机组。

1）方案一：电制冷机 ＋ 燃气锅炉。

电制冷机通过消耗电能来提供冷负荷，燃气锅 炉通过燃烧天然气来实现供热。这种调峰方式是 比较常见的供能方式，技术成熟，系统运行安全可 靠，但是系统设备较多，占地面积大，设备之间连接 较为复杂，同时会加剧冬季天然气和夏季电力的峰 谷差。适用于电负荷较小而空调负荷较大的场所， 如办公楼、商场、超市等。

2）方案二：补燃型或者直燃型吸收式溴化锂 机组。

补燃型或者直燃型吸收式溴化锂机组利用天 然气直接燃烧来提供制冷、供暖和生活热水。这种 调峰方式占地面积较小，设备之间连接也较为简 单，但是机组体积、重量较大，对基础要求高，系统 维护保养量较大，不同厂家的设备性能差异较大。 适用于电负荷较大而空调负荷较小的场所，如酒 店、学校等。

3）方案三：热泵（空气源热泵、地源热泵、水源 热泵等）。

热泵是从自然界的空气、水或者土壤中获取低 品位的热能，经过电能做功，向用户提供高品位的 热能。这种调峰方式能有效利用外界可再生能源， 对环境污染小，不足之处在于对于外界环境要求较 高，适用范围有其特定要求。适用于有较大空旷场 地或者用户附近有丰富热能资源的场所，如客运 站、火车站、机场等。

投稿会员：芳华