目前冷热三联供有什么优缺点？

摘要：冷热电三联供系统的雏形可以追溯到美国于1978年颁布的《公共事业管理改制法令》中提出的“分布式供能…

冷热电三联供系统的雏形可以追溯到美国于1978年颁布的《公共事业管理改制法令》中提出的“分布式供能系统”这一概念。此后，该供能系统在美国得到推广，并相继被其他发达国家所接受。

我国三联供系统起步较晚，在一系列能源问题的促使下，三联供系统也被国内专家学者所重视起来。2000年，国家出台政策，鼓励企业和建筑使用清洁能源，发展冷热电三联供系统，提高能源的综合利用率。之后的“十三五”计划中，国家鼓励将天然气消耗比重提升，这一举措也促进了冷热电三联供的发展，同时提供一定保障。

随着三联供系统在我国多地铺开，社会上却出现了另一种声音：“应尽快停止发展燃气热电联供和冷热电三联供”。这是2018第十四届“清华大学建筑节能学术周”落下帷幕后，某媒体对江亿院士于会议上所做报告的错误的，断章取义的解读。江亿院士指出：对于北方目前的供暖方式而言，天然气冷热电三联供并不适合，在增加电网峰谷变化的同时，还占用宝贵的天然气资源。因此，完全地停止发展天然气冷热电三联供系统是对该报告的错误解读。文章对于三联供系统究竟节能与否不做讨论，仅对系统部分进行介绍。

冷热电三联供系统是以天然气为能源的供能系统，其供能对象可以小到单个建筑，也可以达到一片区域。通常冷热电三联供系统由动力设备、制冷设备、制热设备组成。下图1为系统原理示意图。

图1 冷热电三联供系统原理图

如图1所示，天然气首先进入动力设备（天然气发电装置），常用的动力设备有：汽轮机、燃气轮机、内燃机和斯特林机等。随着动力设备的不同，其后的制冷与制热设备也会有相应的配置。

“内燃机系统”是目前应用较多，同时结构较为简单的系统，因此本文以“内燃机系统”为例进行介绍。图2、3为位于上海“大虹桥商务区”的区域集中功能项目能源站外侧图。

图2 虹桥能源站外侧图

图3 虹桥能源站外侧图

项目目前设有5所能源站，可满足“大虹桥商务区”内公共建筑的冷热空调和生活热水的供应，入住该区域的用户，无需自行另建能源中心，接入能源站供能管网连接便可满足项目运行需求。用户也可根据自身情况额外设置可再生能源系统，或对于室内热舒适要求高的项目，可自备冷水机组。

虹桥能源站主要使用天然气内燃机作为动力设备制备电能，天然气经管道送入内燃机发电机组，进行燃烧做功带动同步发电机发电。一般内燃机的发电效率在25~45%之间，发电同时产生400~600℃烟气以及80~110℃缸套水。发电产生高温烟气及缸套水可用于供热及供冷。图4为三联供系统制热、制冷示意图

图4 三联供系统制热、制冷示意图

如图4所示，在采暖季时，天然气首先进入内燃机发电机组，发电产生高温缸套水以及高温烟气，并与烟气热水换热器换热，制备热源。在制冷季时，冷机通常采用烟气热水型溴化锂吸收式制冷机组，内燃机产生高温缸套水以及高温烟气，作为驱动热源进入机组，实现制冷。图5为烟气热水型溴化锂吸收式制冷机组工作原理图。

图5 烟气热水型溴化锂吸收式制冷机组工作原理图

如图5所示，吸收式制冷机通过消耗热能将液体蒸发来持续不断地制冷，其特点是可以利用各种热能（蒸汽、肺热、余热、烟气等）进行驱动。该型式冷机可以大量节约用电，结构简单，安全可靠。根据热能来源的不同，可分为热水型、蒸汽型、烟气型等。目前，内燃机产生的热量中只有高温烟气转化为冷量的效率比较高，缸套水温度较低，因此缸套水一般用于制备生活热水。通常这种方案的发电效率为35~40%之间，冷热电比在0.8~1.5之间。

目前，即使存在一定争议，三联供系统受到广泛应用，其存在以下优势：（1）清洁环保，减少排放；（2）能源梯级利用，综合能源利用率高，充分利用余热；（3）节约城市用地，节省建设投资。三联供系统在节能减排、环保等方面优势显著，顺应我国“双碳”大背景。但是由于其存在多种功能结构，设计管网上设备众多，科学的运行策略是值得研究的。同时，三联供系统仅靠烟气热水型溴化锂吸收式制冷机组难以满足用户需求冷量，还需配置一定的离心式冷水机组作为补充，也增加了用电负荷。