热电冷联供系统配置问题

热电冷联供系统配置问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的探讨 付林 清华大学建筑技术科学系 北京清华城市规划 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院能源规划设计研究所 2004.7.21 纲要 ƒ 热电冷联供动态负荷 ƒ 关于热电冷联供配置 ƒ 设备选型（内燃机？燃气轮机？） ƒ 系统配置（容量大小？调峰问题） ƒ 系统流程 ƒ 蓄能 „ 关于热电冷方案经济性的评价 „ 已有热电冷联供项目 „ 上海 „ 黄埔中心医院 „ 浦东国际机场 „ 北京 „ 燃气集团大楼 „ 次渠燃气门站 „ 项目论证 „ 清华大学天然气热电冷联供 „ 清华科技园热电冷联供项目论证 „ 昌平卫星城能源规划项目热电冷联供方案分析 „ 五棵松文化体育中心热电冷联供项目论证 „ 首都国际机场热电冷联供项目论证 „ 中关村国际商城热电冷联供方案论证 „ 奥林匹克公园热电冷联供系统方案论证 „ 。。。。。。 „ 冷热负荷的计算 动态负荷模型 „ 对典型建筑类型结构、设备种类、作息及能耗等 调研，总结分析负荷的构成，从负荷构成机理得 出负荷模型 各功能房间及对应面积比 用电设备种类、容量及作息 照明 动力空调设备 其它常用电器 建筑类型分类 冷热负荷 典型设备的耗电性能、典型运行模式 全年逐时电力负荷 建筑类型分类 各功能房间及对应面积比 典型的围护结构、内扰及作息 经典的逐时负荷计算方法 冷热负荷逐时无因次因子及大小 简化的 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 求解算法 冷热负荷模型流程简图 电负荷模型流程简图 电负荷计算 (大厅＋门厅) 照明 0.00 0.100.20 0.30 0.40 0.500.60 0.70 0.800.90 1.00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 hour 功 率 因 子 (员工餐厅) 照明 0.00 0.100.20 0.30 0.40 0.500.60 0.70 0.800.90 1.00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 hour 功 率 因 子 (办公楼) 总照明 0.00 0.100.20 0.30 0.40 0.500.60 0.70 0.800.90 1.00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 hour 功 率 因 子 (办公室) 办公设备 0.00 0.100.20 0.30 0.40 0.500.60 0.70 0.800.90 1.00 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 hour 功 率 因 子 ( ) ( ) ( )n j j j n j j n j n j E t t k E t Eα τ α λ= ⋅ ⋅ ⋅ = ⋅ ⋅∑∑ ∑∑ 为逐时总电负荷， n代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 各建筑类型中各功能房间类型，j为各功能 类型房间内所分担的设备类型，如照明、空调、电梯、电脑等，为 各功能区面积比， 为各设备投入使用系数，它主要反映各时刻设 备投入的相对量， 为各设备的实际功耗性能。 ( )E t ( )j tτ jk 基础数据：包括建筑地点、类型、面积 热、冷负荷的计算 电负荷的计算 系统配置和运行 照明、办公设备等 空调设备 动力设备 其它 典型天负荷(办公楼) 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 12-23 0:00 12-23 6:00 12-23 12:00 12-23 18:00 12-24 0:00 Time W / m 2 electricity load heating load 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 7-11 0:00 7-11 6:00 7-11 12:00 7-11 18:00 7-12 0:00 Time W / m 2 electricity load cooling load Summer Winter 延时曲线 (办公楼) 0 20 40 60 80 100 120 1 501 1001 1501 2001 2501 3001 3501 hours W / m 2 0 10 20 30 40 50 60 1 501 1001 1501 2001 2501 3001 3501 hours W / m 2 heating cooling 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 hours W / m 2 electricity 典型天曲线 (商场) 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 7-11 0:00 7-11 6:00 7-11 12:00 7-11 18:00 7-12 0:00 Time W / m 2 electricity load cooling load 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 12-23 0:00 12-23 6:00 12-23 12:00 12-23 18:00 12-24 0:00 Time W / m 2 electricity load heating load Summer Winter 延时曲线 (商场) 0 5 10 15 20 25 1 501 1001 1501 2001 2501 3001 3501 4001 4501 hours W / m 2 0 20 40 60 80 100 120 140 1 501 1001 1501 2001 2501 3001 3501 hours W / m 2 heating cooling 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 hours W / m 2 electricity 典型天曲线 (宾馆) 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 7-11 0:00 7-11 4:48 7-11 9:36 7-11 14:24 7-11 19:12 7-12 0:00 W / m 2 electricity load cooling load 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 12-23 0:00 12-23 6:00 12-23 12:00 12-23 18:00 12-24 0:00 W / m 2 electricity load heating load 延时曲线 (宾馆） 0 10 20 30 40 50 60 70 1 501 1001 1501 2001 2501 3001 3501 hours W / m 2 cooling 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 501 1001 1501 2001 2501 3001 3501 hours W / m 2 heating 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 1 1001 2001 3001 4001 5001 6001 7001 8001 hours W / m 2 electricity „关于热电冷联供系统的配置 „设备选型 „燃气轮机还是内燃机？ „压缩式制冷还是吸收式制冷？ „ 内燃机(GE) „ 优点: „ 发电效率高 „ 余热易回收 „ 燃气压力要求低 „ 缺点 „ Nox排放高(>200mg/m3 ) „ 低频噪声高 „ 维护费较高 „ 燃气轮机（GT） „ 优点: „ 排烟温度高，可回收的热量品位高 „ Nox 排放低(<50mg/m3 ) „ 高频噪声，易于减排 „ 缺点 „ 发电效率低 „ 排烟损失大 „ 需要增压机 GE容量与电效率关系 y = 0.0247Ln(x) + 0.19 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 1000 2000 3000 4000 5000容量（kW） 电 效 率 GE容量与电效率关系 y = 0.0247Ln(x) + 0.19 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 1000 2000 3000 4000 5000容量（kW） 电 效 率 GT容量与电效率关系 y = 1E-05x + 0.23 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 2000 4000 6000 8000 10000 容量（kW） 电 效 率 GT容量与电效率关系 y = 1E-05x + 0.23 0% 10% 20% 30% 40% 50% 0 2000 4000 6000 8000 10000 容量（kW） 电 效 率 GT容量与设备价格关系 y = 10161x-0.3829 $0 $200 $400 $600 $800 $1,000 0 2000 4000 6000 8000 10000 容量 设 备 价 格 GT容量与设备价格关系 y = 10161x-0.3829 $0 $200 $400 $600 $800 $1,000 0 2000 4000 6000 8000 10000 容量 设 备 价 格 GE容量与设备单位容量价格关系 y = 1513.2x-0.1443 0 200 400 600 800 1000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 GE容量 设 备 单 位 容 量 价 格 （ 美 元 ） 统计 拟合统计统计拟合拟合 „ 压缩式制冷还是吸收式制冷？ 关于系统配置问题 „ 容量的选择（调峰问题） 制冷机调峰 热电联产+吸 收式制冷 c a b Annual cost ($/kW) Load (kW) hours hours 系统配置模型 固定成本 系统配置优化模型（上层） 系统运行模型(底层) 初始化设备种类及容量 总成本费用及节能评价 运行方式（给定） 设备及管网特性 运行能耗费用及节能评价 价格体系 建筑信息（类型及规模等） 热电冷负荷及管网规模 能耗成本及能源利用目标最优否 系统最优配置 改变 种类 容量 系统流程 „ 热泵型热电冷联供系统 „ 冷热互联型热电冷联供系统 排烟特性 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 a= 1.0 a= 1.1 a= 1.5 a= 2.0 a= 2.5 a= e f f i c i e n c y ( h ) discharging flue gas temperature (t) 3.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 a= 1.0 a= 1.1 a= 1.5 a= 2.0 a= 2.5 a= e f f i c i e n c y ( h ) discharging flue gas temperature (t) 3.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 a= 1.0 a= 1.1 a= 1.5 a= 2.0 a= 2.5 a= e f f i c i e n c y ( h ) discharging flue gas temperature (t) 3.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 a= 1.0 a= 1.1 a= 1.5 a= 2.0 a= 2.5 a= e f f i c i e n c y ( h ) discharging flue gas temperature (t) 3.0 Gas EngineGas Engine Natural GasNatural Gas 111%111% Gas EngineGas Engine Natural GasNatural Gas 111%111% Electricity 43.6Electricity 43.6％％Electricity 43.6Electricity 43.6％％ Jacket Water 90Jacket Water 90℃℃ 9.5%9.5% Oil Cooler 60Oil Cooler 60℃℃ 5.2%5.2% Jacket Water 90Jacket Water 90℃℃ 9.5%9.5% Oil Cooler 60Oil Cooler 60℃℃ 5.2%5.2% Heat ExchangerHeat Exchanger HeatingHeating 24%`24%` Exhaust gas 420Exhaust gas 420℃℃ Heat ExchangerHeat Exchanger HeatingHeating 24%`24%` Exhaust gas 420Exhaust gas 420℃℃ Heat ExchangerHeat Exchanger HeatingHeating 24%`24%` Exhaust gas 420Exhaust gas 420℃℃ Exhaust Gas 130Exhaust Gas 130℃℃ LTCA Cooler 32LTCA Cooler 32℃℃ 3.5%3.5%`` Wasted Wasted 18.7%18.7% Exhaust Gas 130Exhaust Gas 130℃℃ LTCA Cooler 32LTCA Cooler 32℃℃ 3.5%3.5%`` Wasted Wasted 18.7%18.7% Gas TurbineGas Turbine Natural GasNatural Gas 111%111% Gas TurbineGas Turbine Natural GasNatural Gas 111%111% Electricity 34.6Electricity 34.6％％Electricity 34.6Electricity 34.6％％ Heating 47%`Heating 47%`Heat ExchangerHeat Exchanger Exhaust gas 500Exhaust gas 500℃℃ Heating 47%`Heating 47%`Heat ExchangerHeat Exchanger Exhaust gas 500Exhaust gas 500℃℃ Exhaust Gas 130Exhaust Gas 130℃℃ Wasted 29.4%Wasted 29.4%Exhaust Gas 130Exhaust Gas 130℃℃ Wasted 29.4%Wasted 29.4% Gas engine CHP system incorporating heat pumpsGas engine CHP system incorporating heat pumps Compression Heat Pump Gas Engine Natural gas Absorption Heat Pump Condensing Heat Exchanger High Temperature Cooling Water of Gas Engine Directly Used for Heating Electricity Heating Exhaust GasExhaust Gas 400400℃℃~500~500℃℃ Exhaust GasExhaust Gas 3030℃℃ 7 7 ℃℃－－1212℃℃ 32 32 ℃℃－－3737℃℃ Exhaust GasExhaust Gas 180180℃℃ Heating Heat Exchanger Low Temperature Cooling Water of Gas Engine Gas Engine Natural gas Absorption Heat Pump Condensing Heat Exchanger High Temperature Cooling Water of Gas Engine Directly Used for Heating Electricity Heating Exhaust GasExhaust Gas 400400℃℃~500~500℃℃ Exhaust GasExhaust Gas 3030℃℃ 7 7 ℃℃－－1212℃℃ 32 32 ℃℃－－3737℃℃ Exhaust GasExhaust Gas 180180℃℃ Heating Heat Exchanger Low Temperature Cooling Water of Gas Engine Gas turbine CHP system incorporating heat pumpsGas turbine CHP system incorporating heat pumps Compression Heat Pump Gas Turbine Natural gas Absorption Heat Pump Condensing Heat Exchanger Electricity Heating Exhaust GasExhaust Gas 400400℃℃~500~500℃℃ Exhaust GasExhaust Gas 20~20~3030℃℃ 7 7 ℃℃－－1212℃℃ 32 32 ℃℃－－3737℃℃ Exhaust GasExhaust Gas Heating Heat Exchanger Gas Turbine Natural gas Absorption Heat Pump Condensing Heat Exchanger Electricity Heating Exhaust GasExhaust Gas 400400℃℃~500~500℃℃ Exhaust GasExhaust Gas 20~20~3030℃℃ 7 7 ℃℃－－1212℃℃ 32 32 ℃℃－－3737℃℃ Exhaust GasExhaust Gas Heating Heat Exchanger 冷热互联型热电冷联供系统 CHP System with Water Network of Building Connection in Beijing Olympic Park BCHP Sewage water Heat pump Heating or cooling water pipe Hot water supplying pipe Energy storage tank Hot water tank 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1 21 41 61 81 101 121 时间（天） 负 荷 （ 万 k W h ） 燃气热泵 热电联产供热 电热 燃气尖峰锅炉 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 21 41 61 81 101 121 时间（天） 负 荷 （ 万 k W h ） 买电制冷 联产冷量 燃气热泵 BCHP with heating and cooling pipe interconnected 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1 21 41 61 81 101 121 时间（天） 负 荷 （ 万 k W h ） 分产供热 电热 联产供热 燃气热泵供热 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1 21 41 61 81 101 121 时间（天） 负 荷 （ 万 k W h ） 分产冷量 联产冷量 燃气热泵冷量 BCHP isolated 设置蓄能装置 „ 减小设备容量 „ 平衡电和冷（热）之间的动态负荷 -25000 -20000 -15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000 20000 1 4 7 10 13 16 19 22 hours k W 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 1 5 9 13 17 21 25 hours k W 蓄能罐供冷 制冷量 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 hours k W cooling load in demand cooling load in operation „ 关于热电冷联供系统经济性的评价 „ 传统评价方法存在的问题 „ 如何解决？ 等效电厂 Building Electricity Cooling Heating Chiller Boiler Natural gas Reference Case „Investment ：C1 „Gas Consumed ：G1 „Electricity Bought ：E1 CHP Natural gas Heating Cooling Electricity CHP System „Investment ：C2 „Gas Consumed： G2 „Electricity Bought：E2 Equivalent Gas－fired Power plant Equivalent Power Plant „Investment ：C2－ C1 „Gas Consumed： G2－G1 „Electricity Bought：E1－E2 Natural gas Electricity Electricity 等效电厂 Equivalent Gas－fired Power plantNatural gas G2－G1 Electricity E1－E2 完，谢谢！