1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1背景

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。在我国，国家电网提供了我国大多数的电力需求，火力发电是电网电力的主要来源，而火力发电机组的主要燃料是煤，通常采用朗肯循环，利用效率低，另外煤的直接燃烧将带来酸雨、粉尘和温室效应等环境问题，严重威胁到人类的生存空间。能源消耗量随着人民生活水平的提高逐年上升，用能也会急剧上升，从而进一步加剧了环境污染，加剧人们生活空间的减少，形成一系列恶性循环。除此之外，全球的化石能源也在急剧消耗，可供我们使用的化石燃料也不多了。但我们现在还无法大规模使用新能源技术来满足日常需求。因此在未来我们应该调整能源结构，提高能源利用率。在这一背景下，可持续发展、对环境危害小的分布式能源系统具有很大优势[1-3]。

所谓"分布式能源"是指分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅，利用一切可以利用的资源;二次能源以分布在用户端的热电冷(值)联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充;在环境保护上，将部分污染分散化、资源化，争取实现适度排放的目标 ;在能源的输送和利用上分片布置，减少长距离输送能源的损失，有效地提高了能源利用的安全性和灵活性。

根据其应用领域，分布式热电联产系统大致为可分为民用型（消费型）和工业型（生产型） 两大类。我国于上个世纪 90 年代引入分布式热电联产理念，近年来开始全面推进，但主要的着力点依然是在民用领域，工业分布式热电联产项目屈指可数。相反，在分布式能源发展较 为成熟的美国、日本、德国等发达国家，工业 领域则是分布式热电联产的主流应用领域。一 方面，相比与民用建筑较强的用能波动性，工业能源需求（特别是热需求量）一般大而稳定，可以使得热电联产机组获得较高的年运行小时数，并可维持较高的负荷率，从而获得较好的节能减排效果；另一方面，很多工业企业自身已经具备集中供能系统（如锅炉等），更易于进行系统改造。近年来，我国官产学各界也充分认识到工业分布式热电联产系统的巨大潜力，并开展了相关前期研究工作。

1.2项目意义

分布式能源系统是相对于集中供电而言的，它将发电系统以小规模、分散式的方式安置在用户附近，可独立输出电能，同时还可以提供热能，避免了传统长距离输电带来的损耗，大大提高了能源利用率，对环境的影响也小很多。工业园区与分布式能源系统有机结合，不仅可以一定程度上满足企业对用能的要求，还可以降低建筑能耗，提高能源利用率。泸州老窖作为中国四大名酒之一，现每年可以生产8万吨白酒以上，对于用能需求特别大，而工业用电比居民用电价格昂贵一些，这样的话每年的电费是很大一笔费用。与常规的集中电站相比，分布式能源系统具有以下优势：没有或很低的输配电损耗；无需建设配电站，可避免或降低输配电成本；适合多种热电比的变化，可使系统根据热或电的需求进行调节从而增加设备利用效率；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；污染物排放降低，减少了环保压力。

除此之外要是可以将产酒所剩酒渣来生产沼气这种清洁能源，不但可以变废为宝，而且还会省掉一大笔处理酒渣费用，并且发酵所剩的酒渣也可以用来做农家肥出售给当地居民而降低环境污染,从而做到绿色环保。因此在该工业园区采用分布式能源系统意义重大。

1.3国外研究现状

近年来，一些发达国家正大力开发、推广以天然气等气体燃料以及可再生能源为动力的分布在用户端的供能系统，特别是以热电联产（CHP）或冷热电三联产（CCHP）为主要技术的分布式供能系统，实现直接满足用户需求的能源梯级利用。CCHP以其不完全依赖石油、天然气等化石能源、一次能源利用效率显著，被世界上许多国家重视。以北美、欧洲、亚洲的部分科技高度发达的国家为代表。

自开发分布式能源系统以来，美国已建设6000多座分布式能源系统（DES）站点，其中大学校园包含200多座，著名的有麻省理工学院热电厂、马里兰大学冷热电多联供系统等。根据美国能源部规划，预计至2020年将有50 %的新建办公或商用建筑采用CCHP供能模式，15%的不同用途的现有建筑供能转型完成。美国DES发电量占国内总发电量的14 %左右，以天然气CCHP为主（占总发电量的4.1%），其他包括中小水能、太阳能、风能等。美国能源部认为，美国分布式能源发展潜力在11~15百万千瓦，其中工业领域7~9百万千瓦，商业领域4~6百万千瓦。全球大多数商用分布式能源系统设备由美国制造。

在支持分布式发电的相关政策上，美国在2001年颁布了IEEE-P1547/D08“关于分布式电源与电力系统互联的标准草案”，并通过了有关的法令让分布式发电系统并网运行和向电网售电。美国能源部在2005年制订了国内微电网技术发展路线图，以2005~2015年为基础研究与示范应用期，2015~2020为微电网技术的应用发展期。2009年，美国大力推行发展智能电网和可再生能源的发展，并对分布式发电制定了相应的优惠政策：减免分布式发电项目部分投资税；缩短分布式发电项目资产的折旧年限；简化分布式发电项目经营许可证审批程序。除此，美国在分布式能源上还采用了可再生能源配额机制（RPS）等体系，为分布式能源提供了公平、公开的市场条件，在保证分布式能源的经济效益上起到了重要的作用。

美国DES的快速发展，与其本身的电力供应格局和采取的措施都息息相关。美国电力供需以小范围平衡为主，跨区电力交换少，而城市工业、商业、居住功能区域分割的空间布局决定了大多数DES项目的规模偏小。其先进的发电技术更是DES发展中不可缺少的一环，近年来美国加大了推动可再生能源的分布式发电模式力度。

日本是依赖能源进口的国家,特别是近年来,由于世界资源供应趋紧,成本增高,以及环境意识的空前加强,日本全国上下对于分布式供能系统的发展表现了极大地热情,而他们其中的一个重要举措就是微小型燃气轮机分布式供能的发展和建设。日本东京燃气公司为发展燃气分布式供能项目专门设立了一个研究开发中心,负责燃气热电项目的集成、设计、安装等。在2002年,日本安装了至少700套微型分布式供能系统,其中最大规模的微小型燃气轮机为44台,发电容量可达26MW,这种多机组合系统具有较高的调节灵活性和能源供应可靠性等优点,每年节约资金约50万美元。在日本的一个塑料厂,采用20台微小型燃气轮机发电并利用余热供应蒸汽,组成阵列热电联产项目,由每10台微小型燃气轮机驱动一个余热锅炉。另外,在日本的三井、久保田、日本电报电话等公共公司都安装推广了微小型燃气轮机分布供能系统。

分布式供能系统在英国政府的鼓励政策下已经取得了显著的发展,并且成为了提高能源效率措施的有机组成部分。英国只有6000多万人口,由于大量采用天然气作为发电的燃料,大量发展楼宇式热电联产,已经建成的分布式供能系统就有1000多座,它们遍布英国的各大饭店、休闲中心、医院、综合性大学和学院、园艺、机场、公共建筑、商业建筑、购物商城及其它相应场所。911事件以后,他们为了保证供电安全,加速了分布式供能系统建设的步伐。英国Bowman公司已经可以供应由8台80kwGT80微型燃气轮机组合构成1组640kw的供电单元,其发电效率27%,供热量从1200kw到2400kw自由无级调节,热电综合效率高达80%。任何一台机组发生问题,全系统仅减少八分之一的出力,用户对用电量稍加调节就可适应。在英国Victorian时代宾馆,有6台微小型燃气轮机带动的分布式供能系统使该建筑具有了独立、安全的用能系统。同时,在英国伦敦等地区都有成功应用的例子,如英国女王的白金汉宫,首相的唐宁街官邸,就采用了基于燃气轮机的分布式供能系统。英国分布式供能系统的发展除了己经开发的领域之外,还在发展新的应用,如将分布式供能系统用于园艺,可以做到冷、热、电稳负荷联产,将分布式供能系统排出的废弃物用于植物的肥料,最大限度地减轻能源使用为环境带来的危害,以此继续保持其发展处于领先位置。

其他国家,如西班牙巴塞罗那一家医院利用单台发出80kw电力和提供150kw热量的微型燃气轮机组,结合烟气余热利用机组,满足了医院冷、热、电需求。在荷兰的putten,1台30kw的微型燃气轮机为一总容量为1600立方米的游泳池提供全年的供暖和供电服务,总能源利用效率达到了96%。意大利米兰北部一家医院利用微小型燃气轮机分布式供能系统为医院节省约40%的资金,同时基本满足了医院独立能源需求,进一步保证了用电安全。德国1995年拥有225台使用燃气轮机的分布式热电联产机组,总装机容量为3152MW。在2002年,德国通过了新的热电法,鼓励和支持发展热电联产,热电联产的发展在德国将有广阔的前景。意大利1999年能源工业热电联产发电量达49.6TW.h,占全国发电量的18.7%,但是微型与小型热电机组发展欠缺,装机容量仅在238MW以内。目前,意大利强了对中小型分布式热电联产的鼓励和支持。丹麦政府从1999年开始进行电力改革,在热供应法案中明确提出尽可能提高热电联产在集中供热中的应用比例。通过多年的努力,丹麦的国民生产总值翻了一番,但能源消耗却未增加,环境污染也未加剧。原因之一就在于丹麦积极发展热电联产,提倡科学用能,扶植分布式供能系统,靠提高能源利用效率支持国民经济的发展。目前丹麦没有一个火电厂不供热,也没有一个供热锅炉房不发电。新增电力主要依靠安装在用户侧的,特别是工业用户和小型区域化的分布式供能系统提供。[4-7]。

1.4国内发展研究现状

我国分布式能源起步于上世纪80年代末，开始和应用得较晚，主要集中在北京、上海、广州等发达城市，安装地点为医院、宾馆、写字楼和大学城等，由于技术、标准、利益、法规等方面的问题，主要采用“不并网”或“并网不上网”的方式运行。

分布式能源技术是中国可持续发展的必须选择。中国人口众多，自身资源有限，按照能源利用方式，依靠自己的能源是绝对不可能支撑13亿人的“全面小康”，使用国际能源不仅存在着能源安全的严重制约，而且也使世界的发展面临一系列新的问题和矛盾。中国必须立足于现有能源资源，全力提高资源利用效率，扩大资源的综合利用范围，而分布式能源无疑是解决问题的关键技术。分布式能源是缓解我国严重缺电局面、保证可持续发展战略实施的有效途径之一，发展潜力巨大。它是能源战略安全、电力安全以及我国天然气发展战略的需要，可缓解环境、电网调峰的压力，能够提高能源利用效率。

随着我国智能电网建设步伐加快，必将有效应对分布式能源频繁和不稳定的电压负荷，解决分布式能源并网技术难题。此外，我国已经有多家分布式能源专业化服务公司，大部分已建项目运行良好，天然气分布式能源在我国已具备大规模发展的条件。在国家的鼓励与支持下，全国已经有许多城市实现了一批冷热电联产工程[8]。如表1.1所示，是国内部分联产系统项目的应用状况。

表1.1 国内冷热电联产系统研究应用状况

项目名称	运行方式	备注
上海闵行中心医院	1台400kW燃气内燃机 1台350kg/h蒸汽余热锅炉	已投运
北京市燃气集团监控中心	480kW 725kW燃气内燃机 2台直燃机	系统调试
北京广渠门站综合楼	1台80kW燃气微燃机 1台836MJ余热直燃机	系统调试
北京国际商城	2台4000kW燃气轮机 2台20t/h补燃余热锅炉	方案论证
广州大学城区域能源站	3 台燃气轮机 3 台余热锅炉	方案论证
兰州花庄荷斯 坦奶牛繁育示范中心沼气发电工程[9]	2台80kw发电机组 有机朗肯循环系统	已投运
上海浦东国际机场	1台400kW燃气轮机 3台9.7t/h蒸汽余热锅炉	已投运
哈药厂[10]	4台3000kw背压式汽轮机四台 3000kw发电机三台 20台双效澳化铿制冷机	已投运

虽然冷热电联产系统在我国已经较为广泛地应用，但是，我国发展分布式能源还存在着技术、经济、市场及运营管理等方面的障碍，比如用户认知度问题、设备国产化问题、并网问题等，以及来自电力企业的阻力。因此分布式能源系统在我国的应用还是存在很多问题。

2. 研究的基本内容与方案

2.1论文主要内容

（1）分析泸州老窖黄舣生产酿酒基地目前用能现状（对冷、热、电进行估算）

（2）分析目前分布式能源应用的技术特点

3. 研究计划与安排

设计时间：2018年2月28日至2018年5月30日 共16周

答辩时间：2018年6月9日

第1～3周：英译汉，阅读文献，设计调查。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 顾年华, 尤丽霞, 吴育华. 21世纪我国新能源开发展望[j]. 中国能源, 2002, 24(1): 37-38

[2] 曹艳锋. 分布式能源系统建筑应用理论研究[d]. 湖南:湖南大学, 2011.

[3] 张云. 离网地区小型太阳能分布式供能系统的设计及优化[d]. 太原:太原理工大学,2015.