摘 要

随着人们生活水平的日益改善，电力需求不断增加，能源供应也愈发紧张，由此引起的环境问题也凸显出来。在我国节能减排和可持续发展这一大背景下，分布式能源系统这一新型能源供应模式，凭借其节能、经济、环保等优势，有着广阔的发展前景。分布式能源系统是一种建立在能量梯级利用理念基础上的多联供总能系统，在显著提高能源利用率的同时还能大幅减少污染物的排放，具有良好的社会效益、节能效益和环境效益。

本文以武汉理工大学航海楼为研究对象，对其采用分布式能源进行可行性分析。首先，根据建筑面积指标预测法对其冷热电负荷进行计算，得到其冷负荷为2168.32kW，热负荷为1873.6kW，电负荷为933.1kW。然后根据计算所得冷热电负荷，对分布式能源系统进行方案设计及设备选型。方案分别以燃气轮机和燃气内燃机为主要动力设备，设计出燃气轮机分布式能源系统、燃气内燃机分布式能源系统、燃气轮机-太阳能辅助循环能源系统、燃气内燃机-太阳能辅助循环能源系统共四套方案。最后将四套方案的经济性和环境效益进行对比，结果表明航海楼采用分布式能源系统是否可行，受天然气价格影响较大。

关键词：分布式能源；可行性分析；航海楼

Abstract

With the increasing improvement of people's living standards, demand for electricity is increasing, as well as energy supply, and environmental problems caused by it are also prominent. Under the background of China's energy-saving emission reduction and sustainable development, distributed energy system (DES) as a new energy supply mode, with its energy-saving, economy, environmental protection and other advantages, shows a promising future. Distributed energy system is a kind of multi-generation system based on the establishment of energy step utilization, which can significantly improve the energy efficiency and reduce the emission of pollutants at the same time. It has a good social benefit, energy efficiency and environmental benefits.

In this paper, the feasibility analysis of applying distributed energy is based on Navigation teaching building in Wuhan University of Technology. Firstly, according to the construction area index prediction method for its cooling, heating and power load calculation. The data are as follows: the cooling load is 2168.32kW, the heating load 1873.6kW, the power load of 933.1kW. Secondly, based on the calculated cooling heating and power load, the project is designed and the equipment is selected. The gas turbine and the internal combustion engine are employed as the power respectively. The gas turbine, the internal combustion engine, the gas turbine-solar assisted cycle and the internal combustion engine-solar assisted cycle distributed energy supply systems are respectively designed. In total, there are 4 projects. Finally, the economic and environmental benefits of the four projects are compared, the results show that the feasibility of applying distributed energy system in Navigation teaching building is influenced by gas prices in a way.

Key Words：Distributed energy; Feasibility analysis; Navigation teaching building

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 分布式能源应用的技术特点 1

1.3 国内外研究和应用现状 2

1.3.1 国外发展研究现状 2

1.3.2 国内发展研究现状 3

1.4 本文研究内容 4

第2章 航海楼用能现状 5

2.1 项目背景 5

2.2 武汉地区气候条件简介 5

2.3 航海楼负荷 6

2.3.1 冷、热、电负荷 6

2.3.2 航海楼全年供电时间 7

2.4 本章小结 8

第3章 航海楼采用分布式能源方案设计 9

3.1 分布式能源系统分类 9

3.2 分布式供能方案设计 9

3.2.1 方案一：燃气轮机分布式能源系统方案设计 10

3.2.2 方案二：燃气内燃机分布式能源系统方案设计 10

3.2.3 方案三：燃气轮机与太阳能分布式能源系统方案设计 11

3.2.4 方案四：燃气内燃机与太阳能分布式能源系统方案设计 11

3.3 本章小结 12

第4章 航海楼采用分布式能源的经济性分析 13

4.1 分布式供能系统的设备投资成本分析 13

4.2 分布式供能系统的运行成本 14

4.3 分布式供能系统的投资回收期 15

4.4 本章小结 17

第5章 航海楼采用分布式能源的环境效益分析 18

5.1 我国能源及排放现状 18

5.2 分布式能源系统与电网供电排放比较 18

5.2.1 电网供电污染物排放计算 19

5.2.2 分布式能源系统污染物排放计算 19

5.3 本章小结 20

第6章 结论与展望 21

参考文献 22

致谢 24

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

人们对生活舒适度的要求随着经济的发展与日俱增，冬暖夏凉的居住、工作坏境已成为大家普遍的追求，这就给供暖与制冷带来了很大需求空间，同时也使得建筑的电力需求不断增加，能源供应愈发紧张。

目前，世界上绝大多数国家仍然以煤炭、石油和天然气等化石能源作为主要能源。我国电力需求主要由国家电网供给，火力发电在电网电力中仍占主导地位。以煤作为燃料的火力发电一般采用朗肯循环，利用效率不高，而且燃煤还会带来一系列威胁人类生存空间的环境问题，如酸雨、粉尘和温室效应等。能源消耗量随着人民生活水平的提高逐年上升，无疑进一步加剧了环境污染。因此，调整能源结构，提高能源利用率，解决环境污染问题已成为国内外普遍关注的热点^[1-3]。

面对能源与环境的问题，世界各国都将目光投向了能源的节约和可持续发展，那么可持续发展、对环境危害小的分布式能源系统就展现了巨大优势。对集中供电而言，分布式能源系统规模小、布置方式分散，安装在用户侧，在独立输出电能的同时还能提供热能，其不仅输电损耗小，能源利用率也高。