佘文学
淮河能源燃气集团，安徽淮南 232001
摘要：冷热电三联供作为一种分布式能源利用形式，是一种能源节约型、环保型和同时增加电力供应的新型能源利用模式。冷热电三联供是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机类等设备运行，产生电力的同时，系统余热可通过余热回收设备向用户供热、供冷，同时也相对减少大气污染。文章主要探讨了三联供的相关技术，并对其在健康养老产业中的应用进行了分析。
关键词：冷热电；三联供；应用
引言
化石能源的大量使用导致环境受到严重污染，资源与环境问题日益突出。特别是随着我国城镇化进程的加速，每年新增建筑面积快速增长，建筑能耗成为我国能源消费的主要对象。据数据显示，2020年度我国能源消费总量约为78亿吨标准煤，其中建筑业能源消费量占30%以上，建筑能耗中采暖、空调能耗约占60%～70%。分布式能源系统是一种较新型的能源系统，它一般建在用户附近，从而减少输配系统投资和能量损耗，是更高效、更可靠、更环保的 能源系统。天然气冷热电三联供系统是属于分布式能源系统的一种。它是一种建立在能量的梯级利用概念基础上，以天然气为一次能源，产生热、电、冷的联产联供系统。它以天然气为燃料，利用小型燃气轮机、燃气内燃机或微燃机等设备将天然气燃烧后获得的高温烟气首 先用于发电，然后利用余热在冬季供暖；在夏季通过驱动吸收式制冷机供冷；同时还可提供生活热水，充分利用了余热。其一次能源利用率可提高到80%左右，能够大量节约能源。
1天然气冷热电联供系统及其特点
以天然气为燃料的动力装置，例如燃气轮机、燃气内燃机、发动机、燃料电池等，在发电的同时，其排放的余热被回收，用于供热或驱动空调制冷装置，如吸收式制冷机或除湿装置等，这种以天然气为燃料，同时具备发电、供热和供冷功能的能源转换和供应系统，就是天然气冷热电联供系统。由于供热和供冷受管网输送能力的限制，CCHP系统一般尽可能靠近用户侧，且规模较小，它是分布式能源系统的一种重要形式。
冷热电联供系统设置蓄能装置和制冷系统。蓄能装置可以在空调季蓄冷，采暖季蓄热。制冷可通过2种方式，即吸收式制冷机和压缩式制冷机，其中吸收式制冷机的热源可以有2种，即动力装置发电后排放的余热或锅炉。
1.1 能源的梯级利用
冷热电三联供系统的优点在于燃料燃烧后的烟气余热再次深度利用，即高温烟气中热能先变为电能，然后烟气中的热再用于供热或制冷。与燃料燃烧后直接供热或制冷相比，这种能源利用方式实现了温度对口，能源梯级利用的科学用能模式。冷热电三联供系统的效率可高达90%左右，能量利用率显著提升。
1.2 良好的环境效益
燃气分布式能源系统在环保上的优势主要体现在天然气清洁燃料的使用和冷热电联供系统大气污染物排放量的减少这2方面。由于我国电力主要来源于燃煤发电，因而天然气冷热电联供系统发电对煤电的取代，大幅度降低了SO2、CO2、烟尘和氮化物的排放。另一方面，冷热电联供系统由于自身能耗在合适场合下低于常规能源系统，也就直接导致环境污染物排放的降低。因此，采用冷热电联供系统，具有良好的环境效益。
1.3 优越的经济性
在夏季发电和热力制冷可以减少对电能的需求，削减夏季用电高峰，减轻市网的负担；另外又增加了天然气的用量，填补夏季的天然气用量低谷，实现削电峰填气谷的作用，对电力、供气部门和社会提供支持。在冬季燃气 轮机高温烟气的余热利用和较高的综合能源利用率可以减少另行采暖所需能源，削减冬季天然气用量高峰。因此“三联供”技术的应用将产生极大的社会效益。
1.4利于电力调峰
由于电负荷在夏季出现高峰，用气则通常为低谷。燃气冷热电三联供在满足高峰用电时，还可利用余热制冷，进一步减缓电制冷机对电负荷需求。同时，燃气三联供项目的燃气轮机或燃气内燃机具有较好负荷响应特性，也有利于电网的瞬间调节。
1.5可与其他能源友好耦合
燃气冷热电三联供技术先进成熟，具有较强的集成性，可以友好地与生物质、太阳能、地热能、余压余热余气等多种能源形式实现多能互补，进而带动新能源的消纳。
2燃气三联供原理及典型系统流程
燃气冷热电三联供是指以天然气为主—燃料带动燃气轮机或内燃机等燃气发电设备运行，产生电力以满足用户电力需求，而系统排出的废热则通过余热锅炉或溴化锂等设备向用户供热、供冷。三联供系统实现能源的梯级利用，其能源综合利用效率高达80%以上，典型能量梯级利用如图1所示：
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燃气冷热电三联供按照供能对象可分为区域型和楼宇型。区域型一般适用于冷、热、电需求较大的工业园区和大型商务区等曰楼宇型一般适用于二次能源需求性质相近且用户相对集中的楼宇（群），包括宾馆、学校、医院等。按发电机组不同主—可分为燃气轮机、燃气内燃机、微燃机3种。
燃气三联供系统主—由燃气供应系统、动力系统、供配电系统、余热利用系统、给排水系统、通风系统、消防系统等组成，其中动力系统和余热利用系统是三联供系统的核心部分。
2冷热电三联供在健康养老产业的应用
淮河能源健康产业集团有限责任公司位于安徽省淮南市田家庵区淮舜南路西侧，由原淮矿健康养老服务公司和淮矿生态农业公司重组而成，公司下辖职业病防治院、职工疗养院、舜新养老公司等，公司内建筑面积较大，由于气候冬天寒冷，夏天炎热且时间较长，春秋季较短，公司对用电量及冷暖气需求较大，为此，淮河能源燃气集团有限责任公司在其院内投资建设了天然气冷热电三联供系统，属区域性系统。采用冷热电联供系统时，夏季优先采用联供系统发电余热，采用溴化锂制冷系统进行供冷，部分不足的空间采用电空调供冷。冬季供暖时，优先采用联供系统的烟气余热进行供热，不足部分通过其他方式补充。
在对该实际案例分析中发现，当采用全年一次能源节约率、年运行费用节约率和年净现值为评价指标时，按照分别满足电力负荷的10%～100%来确定系统机组容量配置，系统的经济性和节能量不能同时达到最优值。当优化计算配置后选用635kw发电机组时，系统年运行费用节约率和年净现值可同时达到最佳状态，而系统的一次能源节约率小于基本运行模式，系统处于非经济性状态。当建筑采用冷热电三联供系统供能时，建筑物全年的节能量和经济性达到最优值；在过渡季节采用非三联供系统运行时，计算节能量达不到设计目标的要求，但运行费用可以达到节约的目标。由于不同建筑物的负荷不同，负荷的稳定性也是影响三联供系统经济性和节能性的重要因素之一。
3结束语
分布式冷热电三联供系统可同时实现冷热电的供应，是能源梯级利用的科学模式。同时，在减少环境污染物排放和消峰填谷方面效果显著。冷热电三联供系统应用于健康养老公司，带来了巨大的社会效益和经济效益，实现了能源的综合利用，将制冷、供热、发电联为一体，节约能源，保护环境，削减用电高峰，为医院的安全有序用电，余热利用提供了有利保障，具有极大的社会价值。