1、1分布式能源系統分布式能源系統2傳統建筑能源傳統建筑能源 主要供能方式：主要供能方式：燃煤供暖：嚴重惡化環境燃煤供暖：嚴重惡化環境天然氣或電直接供熱（冷）：能源利用率低天然氣或電直接供熱（冷）：能源利用率低集中熱電并供：距離限制集中熱電并供：距離限制 結果：結果：電力與天然氣峰谷差加大電力與天然氣峰谷差加大發電設備年運行時間下降發電設備年運行時間下降巨額固定資產浪費巨額固定資產浪費 結論結論: 未能達到能源梯級利用，造成能源、環境和經濟上未能達到能源梯級利用，造成能源、環境和經濟上的被動的被動3電網電網可靠嗎？可靠嗎？ 超大型電力系統面臨嚴超大型電力系統面臨嚴峻挑戰峻挑戰 2003年年8月月1

2、4日日 ，美、加，美、加大停電，每天損失大停電，每天損失300億億美元美元 2003年年8月月28日，英國倫日，英國倫敦大面積停電敦大面積停電 2003年年6月月11日，臺灣高日，臺灣高雄全市停電雄全市停電 2003年年2月月3日，阿爾及利日，阿爾及利亞全國停電數小時亞全國停電數小時停電時的紐約4解決途徑：分布式能源系統解決途徑：分布式能源系統 問題：問題：建筑能源系統直接將高品位能用于低品位能的需求建筑能源系統直接將高品位能用于低品位能的需求又試圖將太陽能等低密度能源艱難地轉換為高品位能又試圖將太陽能等低密度能源艱難地轉換為高品位能 思路：思路： 系統集成、傳統與可再生能源互補系統系統集成、

3、傳統與可再生能源互補系統 發展趨勢發展趨勢: 熱電聯產熱電聯產 冷熱電一體化冷熱電一體化 生態建筑生態建筑5分布式能源系統概念：分布式能源系統概念：指各種集成或單獨使用、靠近小型用戶、容量在指各種集成或單獨使用、靠近小型用戶、容量在幾幾kW到到50MW的模塊化發電裝置，其與能源管理的模塊化發電裝置，其與能源管理和儲存系統和儲存系統(如超導儲能如超導儲能)相結合，用于改善輸電系相結合，用于改善輸電系統的運行。統的運行。可以位于終端用戶附近，建設在工業園區、樓宇、可以位于終端用戶附近，建設在工業園區、樓宇、社區里。社區里。分布式能源系統可為在不適宜建設集中電站的地分布式能源系統可為在不適宜建設集中

4、電站的地區和輸電網末端的用戶及輸配電系統提供能源，能區和輸電網末端的用戶及輸配電系統提供能源，能夠有效降低熱、電、冷等遠離能量輸送損失和相應夠有效降低熱、電、冷等遠離能量輸送損失和相應的輸配電系統投資，為用戶提供高品質、高可靠性的輸配電系統投資，為用戶提供高品質、高可靠性和清潔的能源服務。和清潔的能源服務。分布式能源系統分布式能源系統1978年由美國公共事業管理政策年由美國公共事業管理政策法提出并推廣。法提出并推廣。6分布式能源系統特點分布式能源系統特點 節省輸變電投資 供電可靠性提高 滿足特殊場合的需求 具有良好的環保性能 為能源的綜合梯級利用提供了可能 為可再生能源的利用開辟了新的途徑7分

5、布式能源系統的主要形式分布式能源系統的主要形式 從動力裝置來看：微型燃氣輪機、燃氣輪機、從動力裝置來看：微型燃氣輪機、燃氣輪機、內燃機、常規的柴油發電機、燃料電池。內燃機、常規的柴油發電機、燃料電池。 從用戶需求不同來看：電力單供、熱電聯產方從用戶需求不同來看：電力單供、熱電聯產方式式(C H P)、熱電冷三聯產、熱電冷三聯產(CCHP)等方式。等方式。8910111213141516美國能源部美國能源部CCHP綱領綱領 美國能源部（美國能源部（DOE）1999年提出：年提出：“CCHP創意創意”、“CCHP2020年綱領年綱領” 2005年：年： 確保行業法規、稅收優惠確保行業法規、稅收優惠

6、 建立建立200個示范工程個示范工程 2010年：年： 20的新建商用建筑采用的新建商用建筑采用CCHP 5的已建商業的已建商業/學院采用學院采用CCHP 2020年：年： 50的新建商業的新建商業/學院采用學院采用CCHP 15的已建商業的已建商業/學院采用學院采用CCHP17日本發展計劃日本發展計劃 1994年日本政府制定了年日本政府制定了“新能源計劃新能源計劃”，到，到2000年日年日本太陽能發電達到本太陽能發電達到400兆瓦，計劃兆瓦，計劃2010年達到年達到4600兆瓦。兆瓦。日本將太陽能的研究開發重點放在低成本大規模生產日本將太陽能的研究開發重點放在低成本大規模生產技術方面，以促進

7、太陽能發電的實用化進程。技術方面，以促進太陽能發電的實用化進程。 目前研究重點主要集中在大面積薄膜非晶硅、目前研究重點主要集中在大面積薄膜非晶硅、CdTe電電池、池、CIS電池的制造技術，電池的制造技術，V族化合物半導體高效族化合物半導體高效光電池，非晶硅及結晶硅混合型薄膜光電池，多晶硅光電池，非晶硅及結晶硅混合型薄膜光電池，多晶硅低成本精煉技術等方面。低成本精煉技術等方面。 風力發電主要開發單機容量為風力發電主要開發單機容量為500千瓦的三翼剛性構造千瓦的三翼剛性構造的風力機組以及集合型風力機組群有關技術。的風力機組以及集合型風力機組群有關技術。18華盛頓水門飯店華盛頓水門飯店馬里蘭大學馬里

8、蘭大學20011920東京新宿區冷熱電系統東京新宿區冷熱電系統2122大阪大阪京都京都23國內的冷熱電項目國內的冷熱電項目單位單位: kW工程工程燃氣輪機燃氣輪機余熱鍋爐余熱鍋爐吸收制冷吸收制冷壓縮制冷壓縮制冷鍋爐鍋爐黃埔中心醫院黃埔中心醫院1135230034802800浦東國際機場浦東國際機場40007700212006440091000環球國際金融中心環球國際金融中心1000280012000153002660024冷熱電系統現狀冷熱電系統現狀 發電發電動力循環動力循環 制冷制冷中溫排熱吸收機（蒸汽中溫排熱吸收機（蒸汽/煙氣）煙氣） 供熱供熱簡單利用（余熱鍋爐供熱）簡單利用（余熱鍋爐供熱

9、） 生活熱水生活熱水取自余熱鍋爐取自余熱鍋爐 一般都需要補燃一般都需要補燃252008年奧運主場館分布式能源系統年奧運主場館分布式能源系統研究目標定位與方案總體思路研究目標定位與方案總體思路26 實現傳統能源與可再生能源的聯合使用，形實現傳統能源與可再生能源的聯合使用，形成有機的成有機的整體整體 根據負荷變化和各能源品種的特點，靈活、根據負荷變化和各能源品種的特點，靈活、高效、合理地高效、合理地調配調配 多能源輸入與多能源輸出多能源輸入與多能源輸出 多功能的分布式能源系統多功能的分布式能源系統 方案設計目標方案設計目標27方案定位：追求國際領先水平方案定位：追求國際領先水平 實現實現多種能源多

10、種能源互補，充分利用互補，充分利用可再生能源可再生能源（包括太陽能、水（包括太陽能、水源、地源、風源）；源、地源、風源）； 系統高度集成：能量系統高度集成：能量梯級利用梯級利用，特別是中低溫余熱的利用；，特別是中低溫余熱的利用； 冬季冬季熱泵方式熱泵方式供熱供熱 夏季吸收機回收排熱，提供生活熱水，同時提高機組效率夏季吸收機回收排熱，提供生活熱水，同時提高機組效率 低溫低溫余熱除濕余熱除濕（夏季）、采暖（冬季）（夏季）、采暖（冬季） 能源系統與能源系統與建筑建筑功能的有機結合。功能的有機結合。28“奧運能源展示中心奧運能源展示中心” （Energy Park） 目的：目的：采用國際上最新的分布式

11、能源技術，采用國際上最新的分布式能源技術， 綜合利用綜合利用天然氣、太陽能和地熱等能源，天然氣、太陽能和地熱等能源， 先進、高效、智能、清潔、可靠的能源系統。先進、高效、智能、清潔、可靠的能源系統。 任務：任務：國家體育場、游泳中心、信息大廈國家體育場、游泳中心、信息大廈 全部空調、采暖和生活熱水，部分電力。全部空調、采暖和生活熱水，部分電力。29示范場館分布示范場館分布示意圖示意圖500m30示范場館介紹示范場館介紹 國家體育場國家體育場 25萬平方米（含地下）萬平方米（含地下） 奧運會期間奧運會期間100，000人，會后人，會后80，000人人 國家游泳中心國家游泳中心 8萬平方米（含地下

12、）萬平方米（含地下） 奧運會期間奧運會期間17，000人，會后人，會后6，000人人 奧運信息大廈奧運信息大廈 8.8萬平方米萬平方米 主要功能：電話局、通信主機房、管理、辦公等主要功能：電話局、通信主機房、管理、辦公等 31特點特點1：能源的梯級利用：能源的梯級利用電電驅動熱泵驅動熱泵驅動制冷驅動制冷除濕除濕生活熱水生活熱水采暖采暖品位品位排放排放燃料燃料高溫高溫中溫中溫低溫低溫環境環境32特點特點2：中溫熱源利用：中溫熱源利用 冬季：熱泵方式供熱冬季：熱泵方式供熱 傳統方案：傳統方案： 中溫余熱鍋爐（中溫余熱鍋爐（ 1.0 ） 設計方案：設計方案： 吸收式熱泵供熱（吸收式熱泵供熱（ 1.3

13、2.0 ） 夏季：吸收機冷凝器排熱回收（夏季：吸收機冷凝器排熱回收（5070%） 傳統方案：傳統方案： 環境排放，冷卻水消耗環境排放，冷卻水消耗 設計方案：設計方案： 產生活熱水、泳池加溫、機組效率產生活熱水、泳池加溫、機組效率提高提高33特點特點3：低溫熱源的利用：低溫熱源的利用 傳統方案：排棄（約傳統方案：排棄（約10%） 設計方案：設計方案： 夏季：游泳館除濕夏季：游泳館除濕 空調負荷下降約空調負荷下降約40 提高制冷機的制冷效率提高制冷機的制冷效率 冬季：采暖、生活熱水冬季：采暖、生活熱水34特點特點4：天然氣與可再生能源、資：天然氣與可再生能源、資源互補的能源系統源互補的能源系統冷熱

14、電聯產系統冷熱電聯產系統太陽能光熱利用太陽能光熱利用地源熱泵技術地源熱泵技術中水的利用中水的利用中溫熱源吸收機氨壓縮熱泵中水風源太陽能地源采暖熱水電能35中水資源的利用中水資源的利用高品質中水高品質中水1.2萬噸/天7.5萬噸萬噸/天天中水8萬噸/天北小河污水處理站清河污水處理站中水中水6萬噸/天36結論結論 提出了奧運能源系統研究方案的總體思路及提出了奧運能源系統研究方案的總體思路及追求國際領先的水平定位；追求國際領先的水平定位； 研究方案在節能率、環保、可靠性等方面充研究方案在節能率、環保、可靠性等方面充分體現分體現“科技奧運科技奧運”、“綠色奧運綠色奧運”的精神，的精神，并對我國城市能源

15、建設和分布式能源系統本并對我國城市能源建設和分布式能源系統本身的發展，具有展示性和標志性作用。身的發展，具有展示性和標志性作用。37分布式能源系統特點分布式能源系統特點（1）能源綜合梯級利用，節能率）能源綜合梯級利用，節能率1040（2）環保性能好，）環保性能好，NOx排放低（可小于排放低（可小于10ppm）（3）彌補大電網的安全穩定性）彌補大電網的安全穩定性（4）特殊場合需求：醫院、銀行、軍用電源、渡假村等）特殊場合需求：醫院、銀行、軍用電源、渡假村等（5）移）移“電峰電峰”同時填同時填“氣谷氣谷”（6）網絡化；智能化控制和信息化管理）網絡化；智能化控制和信息化管理（7）投資低、效益大、）投

16、資低、效益大、 經濟性良好經濟性良好38問題一：太陽能與地源熱泵聯合供暖問題一：太陽能與地源熱泵聯合供暖太陽能難以單獨用于供暖太陽能難以單獨用于供暖;地源熱泵可以用于單獨供暖，但需要埋管地源熱泵可以用于單獨供暖，但需要埋管面積面積 (埋管面積是建筑面積的埋管面積是建筑面積的1/41/5);太陽能作為地源熱泵的調峰用于供暖太陽能作為地源熱泵的調峰用于供暖;作業一：作業一： 建筑物供暖面積建筑物供暖面積200m2，熱負荷，熱負荷80w/m2，太陽能用于供暖，太陽能用于供暖，試計算太陽能集熱板面積以及太陽能集熱板造價？試計算太陽能集熱板面積以及太陽能集熱板造價？39垂 直 式 埋 管 系 統水 泵環 境 溫 度 傳 感 器室 內 溫 度 控 制 器地 板 采 暖 和 制 冷風 機 盤 管 機 組換熱器儲 水 罐太 陽 能 集 熱 系 統過 濾 器溫