冷热电三联供基础知识

科技成果——三联供技术

适用范围

适用于大型或超大型数据中心、医院、宾馆、商场等大型公共建筑、区域能源供应等领域。

技术原理

三联供的基本技术原理：指以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备（余热锅炉或者双效澳化惺机组等）向用户供热、供冷。通过这种方式大大提高整个系统的次能源利用率，实现了能源的梯级利用。综合能源利用效率在80%以上，与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。

工艺流程图

技术参数

3台输出电功率为2000kW的燃气发电机组，3台制冷量为2300kW的烟气热水型澳化惺冷机，并配套相应的冷却泵、冷冻泵、冷却塔、水处理等循环系统。年发电量3888万kWh，年供电量3729万kWh，年制冷量160963GJ。

适用条件

需要稳定的天然气供应，有稳定的电源及冷源需求量。

限制条件

需要有持续稳定的冷源需求量，否则达不到最佳的运行效率。

技术效果

项目正式投产后年发电量3888万kWh，年供电量3729万kWh，年制冷量160963GJ，每年可减少CO2排放1.76万。

三联供年耗天然气1022.6万Nm3；天然气热值为33.812MJ/Nm3；总能耗为：1022.6×33.812=34576.15（万MJ）=11811.2（标准煤）；三联供年供电量3729.12万kWh，年供冷160963.2GJ。按燃煤电厂供电、供热煤耗计算：供电耗标准煤：3729.12×323=12045.05（标准煤）（323g/kWh为供电标准煤耗）；供冷标煤准耗：160963.2×0.04=6348.53（标准煤）0.04kg/MJ为供热标准煤耗〉；则总能耗为：12045.05+6348.53=18393.58（标准煤）。三联供年节约标准煤量：18393.58-11811.2=6582.38（标准煤）。根据1吨标准煤排放2.68CO2计算：减少CO2排放1.76万。

三联供概念2

1.1 三联供概念

燃气冷热电三联供，即CCHP（Combined Cooling, Heating and Power），是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力满足用户的电力需求，系统排出的废热通过余热锅炉或者余热直燃机等余热回收利用设备向用户供热、供冷。经过能源的梯级利用使能源利用效率从常规发电系统的40%左右提高到80%左右，大量节省了一次能源。能源梯级利用示意如图2-1所示。

图错误！文档中没有指定样式的文字。-1 能量的梯级利用图

燃气冷热电三联供是分布式能源的先进技术之一。分布式能源是相对于传统的集中供电方式而言，是指将冷热电系统以小规模、小容量（数千瓦至50MW）、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能（Cooling,

Heating, & Power）的系统。分布式能源的先进技术包括太阳能利用、风能利用、燃料电池和燃气冷热电三联供等多种形式，其中燃气冷热电三联供因其技术成熟、建设简单、投资相对较低，已经在国际上得到了迅速地推广。

1.2 燃气冷热电三联供系统分类

按照供应范围三联供可以分为区域型（DCHP）和楼宇型（BCHP）两种。区域型系统主要是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域所建设的冷热电能源燃

料

高温段

中温段

低温段

环境温度电能

驱动热泵吸收制冷机

除湿

生活热水

排放供应中心，设备一般采用容量较大的机组，往往需要建设独立的能源供应中心，还要考虑冷热电供应的外网设备。楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物，如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统，一般仅需容量较小的机组，机房往往布置在建筑物内部，不需考虑外网建设。

燃气冷热电三联供系统所采用的发电设备主要有燃气轮机、燃气内燃机和燃气微燃机等，所采用的余热利用设备主要有余热锅炉以及蒸汽型吸收制冷机、热水型吸收制冷机和烟气型吸收式制冷机等。根据所选用的发电设备和余热利用设备可以得到不同的系统组织形式。燃气轮机与余热直燃机相结合的系统流程如图2-2所示。

冷热电三联产方案

冷热电联产（CCHP）技术方案

1.概述

项目所在地无法提供外部电源供电系统，因此业主决定采用燃气发电机组孤岛运行，作为全厂电力供应。本项目考虑配套余热锅炉，以回收燃气发电机组高温烟气余热，副产低压蒸汽作为工艺装置热源（脱酸单元再沸器、脱水再生气蒸汽加热器）；同时配套溴冷机组回收燃气发电机组缸套水热量，并为工艺装置提供冷源（原料气预冷、冷剂压缩机段间冷却）的冷热电联产（CCHP）方案。根据工艺装置所需的冷、热、电消耗，优选与之相配套的燃气发电机组、余热锅炉和溴冷机组，以达到最大程度的回收利用发电机组烟气余热，优化主体工艺装置设备选型以及降低运行能耗的目的。

2.设计范围

该方案为燃气机组冷热电联产系统，即利用管输天然气及工艺装置所产BOG，通过燃气机组（燃气内燃机或燃气轮机）发电，机组高温尾气配套余热锅炉副产低压饱和蒸汽供工艺装置使用，机组冷却循环生成热水配套溴化锂机组副产7℃空调水供工艺装置制冷。电、蒸汽、空调水全部自用，实现冷热电联产，提高能源利用率，获得最高的系统效率，减少大气污染。

3.设计基础

甲方供气≤50×104Nm3/d，经20km长输管线进入厂区附近，降压至0.8MPaG，分为三部分：一部分（15×104Nm3/d）进入公司原有天然气液化工厂作原料气；一部分（30×104Nm3/d）加压后进入本次新建天然气液化工厂作原料气，剩余部分（3.6×104Nm3/d，折~1500Nm3/h）与BOG之间的关系进入燃气机组发电，配套余热锅炉副产低压蒸汽，同时配套热水溴化锂机组副产空调水，均供工艺装置使用。

1）电

规格：10kV（±7%），50Hz（±1%），三相三线。

30×104Nm3/d天然气液化工厂全厂有功负荷~5.4MW（已考虑照明、空调、锅炉系统、发电机组自用电以及溴化锂机组用电，~0.6MW）。

2）低压蒸汽

规格：0.6MPaG饱和蒸汽（~165℃）

液化工厂脱酸单元共需蒸汽~1.6t/h。

三联供系统的设置原则

1、燃气发电机组选择

目前用于燃气冷、热、电三联供系统的发电机组主要有小型燃气轮发电机组、燃气内燃

发电机组及微型燃气轮发电机组。小型燃气轮发电机组单台发电功率500KW-25000KW，多应用于几十万平米以上的区域供能项目或工业项目：燃气内燃发电机组单台发电功率

2KW-18000KW，可应用于几千至几十万平米的楼宇或区域供能项目：微型燃气轮机发电功率

30KW-600KW，多应用于几千至几万平米的楼宇供能项目。本项目东区能源中心供能面积为84.2万平米，西区能源中心总供能面积约156.6万平方

米。就其建设规模来讲，采用燃气内燃发电机组和小型燃气轮机均可。

1.1、燃气内燃发电机组燃气内燃发电机组突出的优势是发电效率高、环境变化（海拔高度、温度）对发电效率

的影响力小、所需燃气压力低、单位造价低，当然也有余热利用较为复杂、氮氧化物排放量

略高的缺陷。但燃气内燃发电机组利用在发电产业上，有其它原动机所不及的优点：单机能源转换效率高，发电效率最高可达46%，能源消耗率低。

地理环境造成动力输出影响最小，高温、高海拔下可正常运行。

发电负荷波动适应性强。可直接利用低压或中压天然气进入燃气内燃发电机组燃烧。

但是燃气内燃发电机组的NOx的排放值较燃气轮机和燃气锅炉都高，其余热力高温烟气

和高温缸套水，烟气转换为冷热的效率较高，但高温缸套水制冷时的COP只有0.75左右，偏低，燃气内燃发电机组每运行2000小时左右需要更换滤芯和机油，火花塞也需要定期更换，

日常的运行保养较燃气轮机复杂。

日前国外较多的分布式能源看中燃气内燃发电机组发电效率高、发电出力衰减受特殊恶劣地理环境影响最小的优势，在20－100MW热电联产电厂或调峰电厂，以及楼宇式1－5MW

冷热电三联供系统中都普遍安装燃气内燃发电机组。尤其是北欧地区的城乡小区，冬季供热

应用最广，在全球也广泛被各种工业客户用以热电联产。燃气内燃发电机技术已很成熟，国际上有很多著名制造商。如芬兰瓦锡兰公司、美国GE

青岛新机场冷热电三联供系统方案介绍

发表时间：2020-08-24T16:49:26.743Z 来源：《基层建设》2020年第10期作者：田志刚

[导读] 摘要：近10年来，中国民航机场基础设施建设取得了显著的成果，始终保持快速发展态势，数以千亿百亿计的大型机场建设项目在行业内已经不鲜见。

青岛新机场建设指挥部 266000

摘要：近10年来，中国民航机场基础设施建设取得了显著的成果，始终保持快速发展态势，数以千亿百亿计的大型机场建设项目在行业内已经不鲜见。民航局近期发布《推进四型机场建设行动纲要》，明确 “平安、绿色、智慧、人文” 四型机场的建设路径，其中绿色作为

机场建设目标之一，正在贯彻到大型机场建设中来。本篇着重介绍青岛新机场绿色环保措施之一——冷热电三联供系统

关键词：节能，电机，燃料；

青岛新机场近期规划目标年2025年年旅客吞吐量3500万人次，货运吞吐量50万吨。本期航站楼（T1）总建筑面积45.6万平方米，根据《综合能耗计算通则》（GB/T2589-2008）预计2025年本期建设完成并投入使用后年总耗电量为5737.22万KWh，耗水量602.8万m³，

市政热力20485万MJ，汽油耗量124.6吨，柴油耗量615.1吨。

节能关键在规划，青岛新机场的能源规划采用多种能源相结合的方式，提高能源利用率，其中冷热电三联就是其中一种提高能源利用的有效方式。

冷热电三联供技术发展已经比较成熟，符合国家能源正常推广技术，具有显著的经济、节能和环保效益。

一、冷热电三联供

冷热电三联供（CCHP），是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机或内燃机发电机等燃气发电设备运行，产生的电力供应用户的电力需求，发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热、供冷，实现了能源的梯级利用，可以获得 40%左右的发电效率，能源综合利

用率达80%，大大提高一次能源利用率。

青岛新机场三联供系统选用一台双良制冷量2326KW烟气回收式溴化锂冷水机组和一台卡特彼勒发电量2486KW燃气发电机组，三联供工艺流程如下：

燃气冷热电三联供工程技术规程

燃气冷热电三联供工程技术规程是指燃气、冷热电三者协调运行，由一种设备实现节能、环保以及经济率最高的系统形式。燃气冷热电三联供系统主要由燃气热源、冷源、电源三部分组成。适宜的组织燃气热源、冷源、电源的使用，在完全满足用户的热源、冷源、电源的要求的前提下，使能源的使用效率按照一定的比例得到有效的协调和配置。下面就燃气冷热电三联供工程技术规程进行简要的介绍：

一、燃气冷热电三联供节能原理：燃气冷热电三联供主要是采用把多种设备作为热源，将热源、冷源、电源三者有机联合，共同协助利用能源，协调统一用能合理规划，以实现节能、环保以及能源综合利用的系统。

二、冷热电三联供系统的结构：燃气冷热电三联供系统由冷却水系统、暖气供暖系统、发电系统组成，其中冷却水系统包括冷却机组、冷却塔、空调设备等，暖气供暖系统包括水熔炉、水热耦合器、热水发生装置等，发电系统主要有汽轮机发电组织、燃气发电机组织等。

三、冷热电三联供系统的特点：

(1)系统有效利用多个能源，可提高企业能源利用效率，以节约能源，有利于环保。

(2)系统结构灵活多变，系统的扩建或维护需要较少的精力，经济性较好。

(3)安装使用简单，运行可靠，不容易出现故障，维护方便。

(4)热效率较高，能够利用温差，热散失小，可以达到更高的能源节约和利用率。

四、燃气冷热电三联供的设备配置要求：

(1)燃气冷热电三联供系统的各设备型号应与厂家提供的技术标准相符，并按照厂家的设计参数及安装要求设计施工。

(2)设备的功率大小，应与该系统的供能需求和各类设备的容量要求进行折中确定。

(3)设备安装应按照厂家的技术要求进行，可以根据实际情况进行调整，以达到最佳的设备运行状态。

(4)热源、冷源、电源之间的能量换热器和热交换器应根据系统压力，输出能源量和保温要求进行设置，并要采用低温换热器及蓄热箱等设备，以保证系统稳定运行。

天然气冷热电三联供系统概念及应用

【摘要】天然气冷热电三联供系统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。近年在国内得到很好的发展，北京、上海、广州等城市的分布式能源应用位于前列，国家也出台很多政策鼓励和促进该系统的研究和应用工作，目前，天然气冷热电系统实际推广应用已经越来越多。

【关键词】天然气；分布式能源；冷热电联供系统；应用

一、天然气冷热电三联供系统基本概念

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。

燃气气冷热电三联供系统按照适用范围，一般分为区域型和楼宇型两种。区域型系统主要是针对各种工业、商业或科技园区等较大的区域所建设的冷热电能源供应中心。设备一般采用容量较大的机组，往往需要建设独立的能源供应中心，还要考虑冷热电供应的外网设备。楼宇型系统则是针对具有特定功能的建筑物，如写字楼、商厦、医院及某些综合性建筑所建设的冷热电供应系统，一般仅需容量较小的机组，机房往往布置在建筑物内部，不需要考虑外网建设。

二、冷热电三联供系统在我国的发展现状

我国的分布式能源技术的研究尚处于起步阶段，国家四部委《关于发展热电联产的规定》中明确规定：“鼓励发展热、电、冷联产技术和热、电、煤气联供”。由于节能、经济性等因素，燃气冷热电联供系统已经在我国各地出现。北京、上海、广州等城市冷热电联供技术的研究及应用位于全国前列。上海市的发展目标是到2020年建设100个系统，装机容量为30万KW。国家发改委《关于发展天然气分布式能源的指导意见》明确指出：分布式能源技术是促进节能减排、应对气候变化的重要措施。制定分布式能源发展专项规划，明确分布式能源的发展思路，统筹安排项目建设。同时在制定财政金融扶持政策，各省、市（自治区）和重点城市推广天然气分布式能源项目时，应加大资金支持力度，并考虑在电价补贴、接入系统投资、节能奖励等方面给予优惠政策。天然气供应商可提出可执行的分布式能源气价的优惠政策建议。

冷热电三联供综合阐述

一、冷热电三联供概念：

冷热电联产是指使用一种燃料，在发电的同时将产生的余热回收利用,做到能源阶梯级利用；

冷热电联供系统一般由动力系统、燃气供应系统、供配电系统、余热利用系统、监控系统等组成。

按燃气原动机的类型不同，分为燃气轮机联供系统和内燃机联供系统。

与传统的击中式供电相比，这种小型化、分布式的供能方式。可以使能源的综台使用率提高到85％以上。一般情况可以节约能源成本的30—50％以上；

由于使用天然气等清洁能源，降低了二氧化硫、氨氧化物和二氧化碳等温室气体的排放量，从而实现了能源的高效利用与环保的统一，减低了碳排放。

二、冷热电三联供技术优点

1、系统整体能源利用效率非常高；

2、自行笈电，提高了用电的可靠性；

3、减少了电同的投资；

4、降低了输配电网的输配电负荷；

5、减少了长途输电的输电损失；

6、节能环保、经济高效、安全可靠。

三、冷热电联供系统与传统制冷技术的对比优势

（1）、使用热力运行，利用了低价的”多余能源”；

（2）、吸收式冷水机组内没有移动件，节省了维修成本；

（3）、冰水机组运行无噪音；

（4）、运行和使用周期成本低；

（5）、采用水为冷却介质，没有使用对大气层有害的物质。

四、采用冷热电联供的意义

1. 实现能量综合梯级利用，提高能源利用效率

具有发电、供热、制冷、能量梯级利用等优势，年平均能量的综合

利用率高达80～90％

图4.6-2 燃气热能的梯级综合利用流程关系示意图

2.集成供能技术，系统运行灵活可靠

三联供系统是供冷、供热、供电的技术集成，设备优化配置，集成优化运行，实现既按需供应，又可靠运行。

3.用电用气峰谷负荷互补，利于电网、气网移峰填谷

对于电网、气网，负荷峰谷差越小，越有利于系统稳定、安全、节能运行。五、冷热电联供的使用条件

冷热电三联供的原理及应用

1. 冷热电三联供的定义

冷热电三联供是指在一个系统中同时供给制冷、供热和电力的技术和系统。通过整合制冷、供热和发电的设备，实现了能源的综合利用和能源效率的最大化。

2. 冷热电三联供的原理

2.1 热电联供原理

热电联供是指利用燃气或其他燃料驱动热机发电，同时利用废热产生热水或蒸汽供暖。热机通过燃烧燃料产生高温高压气体，推动涡轮发电机发电，同时废热经过回收利用供热。

2.2 制冷供热联供原理

制冷供热联供是指利用制冷机组在制冷过程中产生的废热，通过回收利用转化为热能供暖。制冷机组吸收外界热量并排出冷空气，同时产生废热。这部分废热通过回收和转化，供给供热系统使用，实现了制冷和供热的综合利用。

2.3 热电制冷供热联供原理

热电制冷供热联供是指利用热电联供和制冷供热联供的原理，实现了冷热电三联供。热电机组通过燃烧燃料发电，同时产生废热供热；制冷机组通过制冷过程产生废热供热。这种方式不仅能够提供制冷和供热，还可以同时发电，将能源综合利用的效率达到最大化。

3. 冷热电三联供的应用

3.1 城市建筑

冷热电三联供技术在城市建筑中有广泛的应用。通过在建筑中安装热电联供或制冷供热联供系统，能够满足建筑的制冷、供热和电力需求。这种方式不仅节约能源消耗，还降低了建筑的能源成本和碳排放。

3.2 工业园区

工业园区中通常存在大量的能源浪费和废热排放。冷热电三联供技术可以通过回收和利用废热，将其转化为热能供暖，实现能源的综合利用。这种技术的应用可以为工业园区提供可靠的制冷、供热和电力，同时减少了能源消耗和环境污染。 3.3 高校和医院

在高校和医院中，冷热电三联供技术可以满足建筑内的制冷、供热和电力需求。这种技术的应用不仅能够提高能源利用效率，还可以降低建筑的能源成本。对于高校和医院这种大规模的场所，能源的综合利用对于节约能源和保护环境非常重要。

3.4 居民社区

冷热电三联供技术在居民社区中的应用可以满足居民的制冷、供热和电力需求。这种技术不仅提高了能源利用效率，还降低了能源消耗和环境污染。居民社区通常集中了大量的居民，通过冷热电三联供技术可以实现整个社区的集中供能和能源互补，提高能源供应的可靠性。

冷热电三联供系统原理

冷热电三联供系统是一种集冷、热、电三种能源利用于一体的系统。它的原理基于以下几个方面：

1. 冷源利用：系统通过吸收制冷机或者吸收式热泵的工作原理，将低温热源（如地热、江水等）的热能转化为制冷能力，用于提供制冷需求。这种方式可以将低温热能利用到最大程度，提高能源利用效率。

2. 热源利用：系统通过余热回收、热泵等方式，将工业过程、发电等产生的废热转化为可用的高温热能，用于供热。这种方式可以有效利用废热资源，提高能源利用效率。

3. 电力利用：系统通过发电机将热能转化为电能，供给室内外的电力需求。这种方式不仅可以提供室内外的电力需求，还可以将部分产生的电能返还给电网，实现电网与用户之间的互动和能源共享。

通过将冷、热、电三种能源集成利用，冷热电三联供系统可以提高能源利用效率，减少能源浪费，并且具有环保、经济、可持续发展等优势。它可以广泛应用于居住区、商业区、工业区等不同场所，为建筑和社区提供多种能源形式的供给。