综合住宅区的分布式能源系统导入可行性研究

李 炜（华电电力科学研究院，杭州 310030）

综合住宅区的分布式能源系统导入可行性研究

李 炜
（华电电力科学研究院，杭州 310030）

本文主要分析了包括可再生能源在内的分布式能源系统在综合住宅区的应用。通过对住宅区冷热电能耗负荷分析，模拟计算了两个能源供应系统的年一次能源消耗量、CO2排放量。冷热电三联产的分布式能源供应系统有较好的节能环保效果，有一定的导入可行性。

分布式能源系统；微型燃气轮机；太阳能光伏发电；冷热电三联供

0　前言

分布式能源系统是分散设置在需求侧，可实现能源梯级利用，以及资源综合利用和可再生能源能源供应系统。通过在需求现场根据用户对能源的不同需求，实现温度对口供应能源，将输送环节的损耗降至最低，从而实现能源利用效能的最大化。

1　研究对象

利用典型的居民住宅的电力负荷、供暖热负荷、夏季冷负荷和生活热水负荷数据，对居民住宅区的能耗负荷特性进行分析。包括可再生能源、燃气轮机冷热电三联供的能源供应形式的分布式能源系统。同时将其与电网供电、空调器采暖供冷和热水器供应生活热水的传统的居民住宅的能源供应系统进行对比分析，研究分布式能源系统的年间一次能源节约情况和CO2减排情况，从而从节能和环保两个方面来讨论居民住宅区中导入分布式能源系统的可行性。

2　分布式能源系统和传统能源供应系统

2.1分布式能源供应系统

针对住宅区设计的分布式能源系统是燃气轮机发电、太阳能发电系统和电网系统三部分共同构成。

2.1.1太阳能发电

住宅区总的屋顶面积为3592m2。考虑到铺设条件限制，铺设太阳能电池板的面积为总屋顶面积的一半即1796m2。选择的太阳能电池板型号为120（17）P1470×680，其峰值功率为120Wp，单个电池板面积为1470×680mm2，太阳能电池板数量：N=1796块。太阳能光伏发电系统总容量为215.52kW。太阳能电池板的朝向为正南，倾斜角度为33°。

2.1.2微型燃气轮机

根据住宅区最低电力负荷26.71kWh，本系统选用美国Capstone 的C30型低压微型燃气轮机，容量为28kW。运行方案为24小时不间断运行。

2.1.3补燃余热锅炉

本系统利用的是以天然气为燃料，带内补燃装置的自然循环余热锅炉，锅炉余热利用率为82%［3］。

2.1.4溴化锂吸收式制冷机

本系统利用的溴化锂吸收式制冷机是以高压加热蒸汽为热源的，双效吸收式溴化锂制冷机，它可有效地利用低品位热能，制冷机的COP值为1.4［1］。

2.2传统能源供应系统

而普通的能源供应系统主要能源供应靠电网系统来提供。其中冷负荷和供暖热负荷是通过空调把电能转换为冷量和热量，而生活热水负荷则是通过电热水器来产生热水。

3　导入效果分析

3.1电力情况分析

从表1中可以发现，总电力负荷需求的各约47%分别由燃气轮机和太阳能电池板发电提供，而仅有6%左右从电网购买。

表1　小区能耗分析（单位：kWh）

3.2热量情况分析

其中燃气轮机的余热量为795700kWh，其中未被利用的热量为223382.06kWh，约占总余热量的利用30%。补燃热量约占小区总热量需求的16%。因此本系统中由于燃气轮机余热产生时间和居民热负荷需求时间的不统一性，造成余热量未被充分利用，同时又需要一定的补燃能量消耗。

3.3节能性分析

对于同样的居民小区。分布式能源供应系统的能耗远远小于普通能源供应系统，每年可以节省一次能源5455254.42MJ，节能率为56.55%。在不考虑投资等的经济性前提下，我们可以得出分布式能源供应系统要比同等条件下普通能源供应系统节能。

3.4环保性分析

每年对于同样的居民区，两种不同供应系统产生的CO2量不相同，分布式能源供应系统的CO2排放量明显要比普通能源供应系统的小，每年可以减少CO2排放量为969667.23kg，减排率为80.245%，所以分布式能源供应系统在相同条件下，更加环保。

4　结论

本论文在对一个综合住宅区的能耗分析的基础之上，从节能和环保效果两个方面探讨了包括可再生能源的分布式能源供应系统的导入可行性。通过模拟分析得出以下结论：

（1）住宅区的电力负荷需求中，燃气轮机和太阳能发电各提供了约47%的电力，剩余仅6%电力才有电网提供。

（2）分布式能源供应系统一次能源和CO2排放量均小于普通能源供应系统。其节能率为56.55%。CO2减排率为80.245%。

从以上结论及节能环保效果来看，冷热电三联产的分布式能源系统在对象综合住宅区具有一定的导入合理性。当然因为时间限制，本论文未对经济性进行详细分析，系统的可行性还存在可探讨的余地。

［1］陈汝东，岳孝方.制冷技术与应用［M］.上海：同济大学出版社，2006：285-289.

［2］翁一武，翁史烈，苏明.以微型燃气轮机为核心的分布式供能系统［J］.中国电力，2003.

［3］于朝阳，王建志，索毓慧.带补燃余热锅炉的研制［J］.补燃余热锅炉，2003.

［4］杨金焕，于化丛，葛亮.太阳能光伏发电应用技术［M］.电子工业出版社，2009：174-179.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.057