分布式供电和冷热电联产的前景1

  　【摘 要】本文介绍了分布式供电特点及其发展趋势，强调分布式供电对电力工业的重要作用，指出可再生能源为分布式供电提供了更广阔的发展前景，并研究了为冷热电三联产技术。

　　【关键词】分布式供电 冷热电三联产系统

　　分布式供电是相对于传统的集中式供电方式而言的，是指将发电系统以小规模(数千瓦至50MW的小型模块式)、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出电、热或(和)冷能的系统。

　　一、分布式供电及其特点

　　与常规的集中供电电站相比，分布式供电具有以下优势：没有或很低输配电损耗；无需建设配电站，可避免或延缓增加的输配电成本；适合多种热电比的变化，系统可根据热或电的需求进行调节从而增加年设备利用小时；土建和安装成本低；各电站相互独立，用户可自行控制，不会发生大规模供电事故，供电的可靠性高；可进行遥控和监测区域电力质量和性能：非常适合对乡村、牧区、山区、发展中区域及商业区和居民区提供电力；大量减少了环保压力。

　　1.分布式供电可以满足特殊场合的需求
　　例如，而印瞒设电网的西部熟顷地区或散布的用户：对供电安全稳定性要求较高瞅糊昭户，如医院、银行等；能源需求较为多样化的用户，需要电力的同时还需要热或冷能的供应。这种供电方式最大的优点是不需远距离输配电设备，输电损失显着减少，运行安全可靠，并可按需要方便、灵活地利用排气热量实现热电联产或热电冷三联产，提高能源利用率。

　　2.分布式供电方式可以弥补大电网在安全稳定性方面的不足
　　在世界上大型火电厂建设的趋势有增无减之时，电网的急速膨胀对供电安全与稳定性带来很大威胁，而各种形式的小型分布式供电系统，使国民经济、国家安全至关重要而又极为脆弱的纽带——大电网不再孤立和笨拙。直接安置在用户近旁的分布式发电装置与大电网配合，可大大地提高供电可靠性，在电网崩溃和意外灾害(例如地震、暴风雪、人为破坏、战争)情况下，可维持重要用户的供电。

　　3.分布式供电方式为能源的综合梯级利用提供了可能
　　在常规的集中供电方式中，能量形式相对单一。当用户不仅仅需要电力，而且需要其它能量形式如冷能和热能的供应时，仅通过电力来满足上述需要时难以实现能量的综合梯级利用：而分布式供电方式以其规模小、灵活性强等特点，通过不同循环的有机整合可以在满足用户需求的同时实现能量的综合梯级利用，并且克服了冷能和热能无法远距离传输的困难。

　　4.分布式供电方式为可再生能源的利用开辟了新的方向
　　相对于化石能源而言，可再生能源能流密度较低、分散性强，而且目前的可再生能源利用系统规模小、能源利用率较低，作为集中供电手段是不现实的。分布式供电方式为可再生能源利用的发展提供了新的动力。我国的可再生能源资源丰富，发展可再生能源是二十一世纪减少环境污染和温室气体排放以及替代化石能源的必然要求，因此为充分利用量多面广的可再生能源发电，方便安全地向偏僻、少能源地区供电，建设可再生能源分布式供电应受到高度重视。

　　二、分布式供电发展趋势

　　1.分布式供电的主要方式
　　分布式发电方式多种多样，根据燃料不同，可分为化石能源与可再生能源；根据用户需求不同，有电力单供方式与热电联产方式(CHP)，或冷热电三联产方式(CCHP)；根据循环方式不同，可分为燃气轮机发电方式，蒸汽轮机发电方式或柴油机发电方式等。

　　发电技术能源种类内燃机发电技术燃气轮机发电技术微型燃气轮机发电技术常规的燃油发电机发电技术燃料电池发电技术化石能源太阳能发电技术风力发电技术小水利发电技术生物质发电技术可再生能源氢能发电技术二次能源垃圾发电技术一般废弃物。

　　2.分布式供电的主要动力——微型燃气轮机
　　微型燃气轮机是功率为数百KW以下的、以天然气、甲烷、汽油、柴油等为燃料的超小型燃气轮机。它的雏形可追溯到60年代，但作为-种新型的小型分布式供电系统和电源装置的发展历史则较短。

　　微型燃气轮机大都采用回热循环。通常它由透平、压气机、燃烧室、回热器、发电机及电子控制部分组成，从压气机出来的高压空气先在回热器内接受透平排气的预热，然后进入燃烧室与燃料混合、燃烧。大多数微型气轮机由燃气轮机直接驱动内置式高速发电机，发电机与压气机、透平同轴，转速在50000-120000rpm之间。一些单轴微型燃气轮机设计，发电机发出高频交流电，转换成高压直流电后，再转换为60Hz480v的交流电。

　　目前，开发微型透平的厂商主要集中在北美，欧洲有瑞典和英国。与柴油机发电机组相比，微型燃机具有以下一系列先进技术特征：运动部件少，结构简单紧凑。重量轻，是传统燃机的1/4；可用多种燃料，燃料消耗率低，排放低，尤其是使用天然气；低振动，低噪音，寿命长，运行成本低；设计简单，备用件少，生产成本低；通过调节转速，即使不是满负荷运转，效率也非常高；可遥控和诊断：可多台集成扩容。

　　因此，先进的微型燃气轮机是提供清洁、可靠、高质量、多用途的小型分布式供电的最佳方式，使电站更靠近用户，无论对中心城市还是远郊农村甚至边远地区均能适用。有理由相信，一旦达到适当的批量，微型燃机轮机有能力与中心发电厂相匹敌。对终端用户来说，与其它小型发电装置相比，微型燃气轮机是一种更好的环保型发电装置。

　　3.分布式供电发展方向——冷热电三联产系统
　　虽然回热等有效提高微型燃气轮机系统热转功效率的手段得到应用，微型燃机发电效率己从17%-20%上升到当前的26%-30%，但以微型燃气轮机作为动力的简单的分布式供电系统的热转功效率依然远小于大型集中供电电站。如何有效提高分布式供电系统的能量利用效率是当前分布式供电技术发展所面临的主要障碍之一。

　　正如常规的集中供电电站可以通过功热并供提高能源利用率一样，分布式供电系统在用户需要的情况下，同样可以在生产电力的同时，提供热能或同时满足供热、制冷两方面的需求。而后者则成为一种先进的能源利用系统——冷热电三联产系统。

　　与简单的供电系统相比，冷热电三联产系统可以在大幅度提高系统能源利用率的同时，降低环境污染，明显改善系统的热经济性。因此，三联产技术是目前分布式供电发展的主要方向之一。

　　我国近期在发展大机组、大电厂的同时，应不失时机、因地制宜地兴建分布式供电设施。可以预见，随着西部大开发的深入进行，特别是“西气东输”工程的开展，我国沿线区域和边远地区的分布式供电将得到极大的发展。