CN1259534C - 一种双源供暖空调系统及利用该系统供热/供冷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双源供暖空调系统及利用该系统供热/供冷的方法。该系统包括：热电联产发电机组用户端的双源空调器组、输电线路、热网加热器、管网。该方法为：在供暖空调站设置热电联产发电机组；热电联产发电机组产出电能和热能；电能通过输电线路送入用户端的电动冷暖空调机组供热或供冷；热能被送入所述供暖空调站中设置的热网加热器中生产热水，通过管网将该热水或供暖空调站生产的冷水送入用户的高效散热器中供热或供冷。这样，由于热能的生产和使用方式可逆性较高，使得一次能源消耗明显降低；终端产品只有热量或冷量，只需满足热负荷或冷负荷曲线，而且电与热同时消耗同步变化，可摆脱热电联产系统与公共电网的相互依赖关系。
Description
技术领域
本发明涉及能源有效利用的技术，其特别涉及热电联产系统在供热或供冷方面的应用，具体地讲涉及一种双源供暖空调系统及利用该系统供热或供冷的方法。
背景技术
现行采暖的供热系统，多采用锅炉，该系统的缺点在于一次能源消耗过高，大都在45kg标煤/GJ(热)至65kg标煤/GJ(热)的范围，并且一次能源利用效率仅为55％～65％。
为了降低能耗，目前采用热电联产系统来供热，但采用该系统仍存在以下缺陷：
降耗幅度不理想，供电煤消耗多在250g(标煤)/kWh以上，供热煤耗不过是40kg标煤/GJ(热)左右的水平；
在实践中，“以热定电”是热电联产的物理实质所决定的，也是它创造效益的基础性前提，也就是说，要得到热就必须生产电，因此电量必然出现盈亏，必须与电网既发生购电关系又发生售电关系；
以联产方式产生的电在出售的过程中与公共电网在占据电力市场、收售价以及是否参与电网调峰等方面存在诸多矛盾和问题，制约了热电联产的发展；
如果按照常规方式使热电联产厂与公共电网隔离，又会因为电能生产和与之联产的热能生产之间存在较强的依赖关系，难以同时满足电负荷与热负荷的客观需要。
此外，目前实施的热电冷联产，在需要供应热量时依然是常规的热电联产，在需要供应冷量时则把联产出的热量进一步变为冷量后供给用户，它是热电联产的变种，因此与单纯的热电联产存在同样的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种双源供暖空调系统及利用该系统供热或供冷的方法。通过热电联产，以“联产单供”方式来供应热量或冷量，以克服现有技术存在的缺陷，其中“联产”指热和电的联产，“单供”指热量或者冷量的单供。这样，由于热能的生产和使用方式可逆性较高，使得一次能源消耗明显降低，比锅炉供热的煤耗降低20％～40％；如有余热源做为热泵低温热源加以利用，则一次能源消耗能得到更大幅度的降低。通过本发明提供的方法及系统，使得终端产品只有热量或冷量，只需满足一种负荷(热负荷或冷负荷)曲线，使得以联产方式生产的电与热同时消耗同步变化，摆脱了热电联产系统与公共电网的相互依赖关系，从而克服了现有技术的不足。
本发明还提供一种双源供暖空调系统，该系统包括：
热电联产发电机组，设置于供暖空调站，用于产出电能和热能；
用户端的双源空调器组，由高效散热器和电动冷暖空调机组组成；
输电线路，与所述热电联产系统中的发电机相连，并将所述热电联产发电机组产出的电能送入所述电动冷暖空调机组中供热或供冷，形成用户得到热量或冷量供应的一个“源”；
热网加热器，所述热电联产发电机组产出的热能被送入所述热网加热器生产热水；
管网，用于将所述热网加热器或产生的热水或供暖空调站生产的冷水送入所述高效散热器中供热或供冷，形成用户得到热量或冷量供应的另一个“源”。
所述热电联产机组中的热机采用水蒸汽循环或是以水蒸汽循环为底循环的联合循环，在非尖峰负荷供热期间供热水温在低于55℃的范围内调节。
本发明提供一种利用双源供暖空调系统供热或供暖的方法，该方法为：
在供暖空调站设置热电联产发电机组；
所述热电联产发电机组由发电机和任一型式适合热电联产的热机构成；
所述热电联产发电机组产出电能和热能；
所述电能通过输电线路送入用户端的电动冷暖空调机组以热泵方式供热，形成用户得到热量供应的一个“源”；
所述热能被送入所述供暖空调站中设置的热网加热器中生产热水，然后将生产的热水通过管网送入用户的高效散热器中供热，形成用户得到热量供应的另一个“源”；
这样，每个用户都同时具有两个不同的所述供应热量的“源”，即双源。
所述电能通过输电线路送入用户端的电动冷暖空调机组以制冷机方式供冷，形成用户得到冷量供应的一个“源”；
在所述供暖空调站中生产冷水，然后将生产的冷水通过管网送入用户端的高效散热器中供冷，形成用户得到冷量供应的另一个“源”；
这样，每个用户都同时具有两个不同的所述供应冷量的“源”，即双源。
所述热电联产机组中的热机如采用水蒸汽循环或是以水蒸汽循环为底循环的联合循环，则在非尖峰负荷供热期间供热水温在低于55℃的范围内调节。
本发明的有益效果在于，本发明通过热电联产，采用“联产单供”的方法及系统供应热量或冷量，热能的生产和使用方式可逆性较高，使得一次能源消耗明显降低，比常规的方法及系统降低20％～40％；
如有适合的辅助热源供冷暖空调机组利用，则一次能源消耗能得到更大幅度的降低；
由于以联产方式生产的电与热同时消耗同步变化，共同应付同一负荷曲线，摆脱了热电联产系统与公共电网的相互依赖关系；
在用户端设置高效散热器和电动冷暖空调机组，二者共同构成“双源”空调器组，一个源是通过联产方式产生的热量或由此热量转换而成的冷量，另一个源是通过联产方式产生的电能通过热泵原理或制冷机原理转化为用户所需要的热量或冷量，因此电力不是终端的供出产品，只是作为中间产品全部被消耗在电动冷暖空调机组中；
如果热电联产机组中的热机采用的是水蒸汽循环或是以水蒸汽循环为底循环的联合循环，在非尖峰热负荷供热期间的供热水温度可在低于55℃的范围内调节，以利于进一步降低能耗。
附图说明
图1是本发明实施例的系统示意图。
具体实施方式
本发明为一种双源供暖空调系统及利用该系统供热或供冷的方法。包括在供暖空调站设置热电联产发电机组；所述热电联产发电机组产出电能和热能；所述电能通过输电线路送入用户端的电动冷暖空调机组以热泵方式供热，或所述电能通过输电线路送入用户端的电动冷暖空调机组以制冷机方式供冷；所述热能被送入所述供暖空调站中设置的热网加热器中生产热水，然后将生产的热水通过管网送入用户的高效散热器中供热，或者在所述供暖空调站中生产冷水，然后将生产的冷水通过管网送入用户端的高效散热器中供冷。
如所述热电联产机组中的热机采用水蒸汽循环或是以水蒸汽循环为底循环的联合循环，则在非尖峰负荷的供热期间供热水温在低于55℃的范围内调节。
本实施例中的用户为供暖空调用户。
下面结合附图1对本发明进行进一步说明。
在本发明的实施例中，向华北某城镇的40万平方建筑面积的住宅小区供热。
原来的方案是采用单纯供热的锅炉，按设计负荷共需蒸汽量40吨/小时，考虑到尖峰负荷所需的裕量，装设燃用天然气的锅炉两台，每台容量为25吨/小时，天然气发热量为37680kJ/Nm3，每年供暖期需气量为610万标准立方米，天然气价￥1.8/Nm3，每年供暖需要燃料费为1100万元。
按照本发明的双源供热方法，在供暖空调站设置热电联产发电机组1、2、3，热网加热器7，所述发电机组中配备有6000kW的蒸汽轮机发电装置2、3，其新汽参数为：35bar，435℃，需汽量为30吨/小时；装设燃气锅炉1两台，每台蒸汽量为20吨/小时；
用户5的双源空调器组由电动冷暖空调机组6和高效散热器9构成，其中高效散热器9为风机盘管式散热器；
该系统包括输电线路4，并且管网8采用直接式水管网。
在寒季，用户的电动冷暖空调机组以热泵方式供暖；这一期间热泵的平均性能系数为2.5；热泵供热量与管网供热量之比为1∶1.55；设计供暖水温度为55℃，无余热源可资利用。
系统运行时，将燃料送入锅炉1中，生产出的蒸汽驱动蒸汽轮机发电装置2、3产出电能和热能，其中，所述电能通过输电线路4输送入用户5的电动冷暖空调机组6中以热泵方式供暖，同时，所述热能通过热网加热器7送入用户5的高效散热器9中供暖。由于本实施例采用的蒸汽轮机为水蒸汽循环，且在用户端使用了高效散热器，所以在供暖季节的非严寒期间在联产机组中生产低品位的热，(即不高于55℃的供暖水，)送往用户的双源空调器组中的高效散热器9。
通过采用本发明的系统和方法，年需天然气量为470万立方米，天然气价￥1.8/Nm3，每年供暖需要燃料费为846万元。
这样，与单纯采用锅炉供暖相比，在供暖季节每年节约燃料费23％，折合250万元，一次能源消耗量得到了大幅度的降低；而且由于以联产方式生产的电与热同时消耗同步变化，摆脱了热电联产系统与公共电网的相互依赖关系。
所述热电联产机组中的热机还可以为燃气轮机、内燃机和燃气机等。如果采用燃气-蒸汽联合循环机组或其它高效热电联产机组或有余热源可资利用，则燃料节约更加显著。
在暑季需要空调供冷情况下，采用本发明的双源冷量供应系统和方法，能耗也会有所下降，同时提高了设备的年利用率，有利于降低全年供暖空调成本。
另外，在供暖空调站还可以设置尖峰负荷器10和调温塔11；并且通过采用尖峰负荷器10进一步提高供出热水的温度，采用调温塔11可调节网管加热器7的入口水温，以进一步保证发电量免受联产热量的制约。
上述实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。
Claims (4)
1.一种双源供暖空调系统，其特征在于包括：
由发电机和任何适用于热电联产的热机构成的热电联产发电机组，设置于供暖空调站，用于产出电能和热能；
用户端的双源空调器组，由高效散热器和电动冷暖空调机组组成；
输电线路，与所述热电联产系统中的发电机相连，并将所述热电联产发电机组产出的电能送入所述电动冷暖空调机组中供热或供冷；
热网加热器，所述热电联产发电机组产出的热能被送入所述热网加热器生产热水；管网，用于将所述热网加热器产生的热水或供暖空调站生产的冷水送入所述高效散热器中供热或供冷。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述热电联产机组中的热机采用水蒸汽循环或是以水蒸汽循环为底循环的联合循环，在非尖峰负荷供热期间供热水温在低于55℃的范围内调节。
3.一种利用权利要求1所述的双源供暖空调系统供暖/供冷的方法，其特征在于，
在供暖空调站设置由发电机和任何适用于热电联产的热机构成的热电联产发电机组；
所述热电联产发电机组产出电能和热能；
所述电能通过输电线路送入用户端的电动冷暖空调机组以热泵方式供热或以制冷机方式供冷；
所述热能被送入所述供暖空调站中设置的热网加热器中生产热水，然后将生产的热水通过管网送入用户的高效散热器中供热；或者在所述供暖空调站生产冷水，然后将生产的冷水通过管网送入用户端的高效散热器中供冷。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热电联产机组中的热机采用水蒸汽循环或是以水蒸汽循环为底循环的联合循环，在非尖峰负荷供热期间供热水温在低于55℃的范围内调节。
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