0 引言

冷热电三联供(CCHP)能源系统通过一次能源转换技术的集成应用，在一个区域内同时提供电、热、冷等多种终端能源，可实现能源的梯级、高效利用[1]。单一的冷热电三联供系统为了满足负荷需求，往往装机容量较大，热电供应比相对稳定。而区域建筑冷、热、电负荷的动态波动明显，热电需求比不断变化，一方面易导致发电机部分负荷运行，严重降低主机发电效率，另一方面导致冷热电三联供系统的热电供应比与区域建筑的热电需求比不匹配，为此常需要增设锅炉、补燃设备等，降低了系统效率与经济性，削弱了能量梯级利用的优势[2-3]。

江水源热泵系统在我国属于成熟的可再生能源应用技术，系统能效比高，将冷热电三联供与江水源热泵复合后形成的复合系统，可通过适当的系统运行策略，使其满足区域需要的热电比。同时，还可以根据天然气价格以及峰谷电价特征，实现多种能源供应模式，提高系统运行的经济性与灵活性，充分发挥各自的优势，进一步提高一次能源的利用效率[4-5]。复合系统理论上可以取得较好的节能与经济效益[6]，但目前可验证其运行效果的数据有限，本文结合重庆某集中供冷、供热项目，对冷热电三联供结合江水源热泵系统的复合运行效果进行分析。

1 项目概况

该项目建筑物容积率高，且毗邻长江，天然气供应保障度高，具备冷热电三联供系统和江水源热泵系统复合运行条件。各建筑物分期建设，能源站采用冷热电三联供与江水源热泵复合供能系统供能，土建一次建成，供能设备分期投入，一期为2栋办公大楼集中供冷、供热，面积约10.4万m2，2017年6月新增为某医院供能，服务面积达14万m2。一期主要供能设备见表1。

 

表1 一期主要供能设备

  

设备名称规格数量/台内燃式发电机单台发电功率1053kW,发电效率39.1%,燃气耗量280m3/h2可燃型烟气热水复合型吸收机组单台制冷量1163kW,制热量443kW,生活热水热量800kW2江水源热泵机组单台制冷量5250kW,制热量5800kW2

在“以热定电、余电上网”的运行策略下，一期投入2台发电功率为1.053 MW的内燃式发电机；余热利用选用可燃型烟气热水复合型吸收机组2台，与发电机一一对应；江水源热泵机组作为一期冷热源的补充设备。能源站空调水系统采用二级泵变流量系统，一级泵和机组联动，二级泵随楼栋负荷变流量运行。设计空调冷水供回水温度为5.5 ℃/13.5 ℃，热水供回水温度为50 ℃/42 ℃，系统制冷原理图见图1。

对比试验板选择在相同的工况环境下进行焊接，最终经无损检测合格后进行理化检测试验，检测内容包括焊缝金相显微组织、拉伸试验、冲击试验、焊接接头硬度。

  

图1 系统制冷原理图

2 实测方法与结果

2.1 实测方法

为了解复合区域能源系统实际运行效率，对能源站2016年8月1日至2017年7月17日的运营数据进行了调研，并对制冷典型工况进行了单独测试。同时结合第三方测评报告的数据，主要分析了冷热电三联供系统的发电效率、余热回收效率、一次能源利用率、江水源热泵系统效率、项目运行的供能量与耗能量状况。测试内容与方法如表2所示。

2.2 系统供/耗能情况

通过调研自动监控系统数据及能源站值班记录，得到系统全年供冷量、供热量、燃气耗量与耗电量，如表3及图2所示。系统年发电量为33 696 kW·h，项目单位面积能耗折合标准煤为4.59 kg/m2。从表3可以看出，供冷季燃气耗量只有8 672 m3，远小于供暖季燃气耗量，复合系统发电机多在调试阶段运行，全年天然气大部分以直燃的方式直接消耗，系统实际运行策略与设计运行策略相差较大。

 

表2 测试内容与方法

  

测试内容测试仪器或数据获取方式系统供冷/热量,发电机进排烟温度、缸套水流量、温度自动监控系统调取耗电量、发电量、燃气耗量机房人员巡岗记录吸收机冷水流量、温度自动监控系统调取典型日水温与流量PF216PLUS型号的超声波流量计、液体温度测试仪

 

表3 冷热电三联供复合江水源热泵系统年耗能量

  

供能时段供能量/(kW·h)耗电量/(kW·h)燃气耗量/m3发电机年运行时间/h供热季11月至次年3月168718533925010296436供冷季5—9月2614446733750 8672

  

图2 能源站逐月供能量(2016年8月至2017年7月)

3 分析与讨论

3.1 冷热电三联供系统运行性能

3.1.1 发电效率分析

发电机发电效率ηf的计算公式如下：

综合多方面因素，学校在课余时间的场馆资源使用方面，更倾向于简单的出租出借，在建设学生体育俱乐部并向学生群体开放方面就缺乏动力、经验和制度保障。

 

(1)

式中 Pf为发电机的发电量，kW·h；Bf为发电机的燃气耗量，m3；QL为燃气低热值，MJ/m3。

从典型日(见图3)09:00—17:00记录来看，燃气耗量基本在270 m3/h左右，当天发电量为8 460 kW·h。发电机基本处于满负荷运行工况，实际发电效率在35%左右。所选发电机名义工况下的发电效率为39.1%，实际发电效率比机组名义工况下的发电效率低4.1%。

锂离子电池的燃烧反应通常是由于电池热失控引发的，热失控通常是指电池内部温度急剧升高使电池快速放热、内部电解液迅速汽化并伴随多种复杂物理化学反应的一种现象，触发锂离子电池热失控有很多种方式，实际锂离子电池的安全问题来自于电池自身缺陷和用电管理不当，以及外部偶然因素。文中采用过充的方式使10 Ah锂离子发生热失控直至电池燃烧为止，测量电池表面温度变化，以及观察电池燃烧现象。

  

图3 发电效率统计图

3.1.2 余热回收效率

从现场调研情况来看，由于自动控制系统未进行全面调试，目前还处于“只监不控”的状态，故是导致运行参数与设计参数偏差较大的原因之一。

 

(2)

由图9,10可以看出：设计运行策略所产生的经济效益远优于实际运行策略；相对实际运行策略，设计运行策略的年节能率可达39.9%。未能实现上网运行使得复合系统无法按设计策略运行，系统的实际节能性和经济性与设计工况差距较大。

就连我们都有所听闻，拥有百余年历史的商务印书馆，自创立之日起便以“昌明教育，开启民智”为宗旨。沈剑毅认为，对于我们现在的人来说，印刷也是一种传播文化的手段，最终的目的是传播知识，这与前人的理念是一脉相承的。“无论印刷怎样变化，也不管印刷技术如何更新，这个宗旨始终如一，否则就不是我们的印刷行业了。我们要做的事情就是记载知识、传播知识、传承文化。”

《十月》和《人民文学》对我的爱护长久而深切。多年来，他们总是在我几近绝望的时候及时发表我的稍稍有点起色的新作，让我得以勉力支撑。

  

图4 余热回收效率统计图

3.1.3 一次能源综合利用率

教师层面，上课点名环节变得更加高效，在课堂上可通过手机进行随堂测验，极大地提高了教学效率。对于管理者而言，能够随时了解到教学质量、学生出勤、教师测评等信息。辅导员也能够及时了解到学生最新就业动态，各类校园通知的接收情况等，极大地提高了工作效率。

选取4个典型日对系统一次能源综合利用率进行分析。其中有效利用的余热量计算含高温缸套水及烟气余热两部分，高温缸套水余热计算公式为

QS=cmΔt

(3)

式中 QS为高温缸套水余热利用量，kW；c为对应温度下高温缸套水的比定压热容，kJ/(kg·℃)；m为高温缸套水的质量流量(见图5)，kg/s；Δt为高温缸套水的进出口温差(见图6)，℃。

  

图5 高温缸套水流量

  

图6 高温缸套水进出口温度

系统一次能源综合利用率PER的计算公式如下：

 

(4)

式中 Q为有效利用余热量，MJ；B为系统的燃气耗量，m3。

由式(4)可得，系统一次综合能源利用率为82.3%，满足CJJ 145—2010《燃气冷热电三联供工程技术规程》提出的系统年平均能源综合利用率为70%的要求(见表4)。

 

表4 冷热电三联供系统设计与实际工况结论对比 %

  

发电效率余热回收效率一次能源综合利用率设计工况39.1050.84>70.00实际工况35.0052.7082.30

3.2 江水源热泵系统性能分析

江水源热泵系统性能数据来源于第三方检测报告。

由表5,6可知：江水源热泵系统制冷能效比为3.85，系统制热能效比为3.97；制冷工况在55.6%的负荷率下运行，制热工况在89.3%的负荷率下运行。可见，制冷工况由于在部分负荷下运行，导致系统制冷能效比偏低。

 

表5 系统制冷能效比检测结果

  

有效检测时间2015年7月6日09:00—17:00冷水供/回水平均温度/℃7.5/11.3水源侧进/出水平均温度/℃23.5/29.0系统冷水流量/(m3/h)655.38系统能效比3.85室内平均温湿度25.00℃,66.08%室外平均温湿度32.68℃,64.82%

 

表6 系统制热能效比检测结果

  

有效检测时间2014年12月25日11:00—12:00,14:00—16:10热水供/回水平均温度/℃50.5/44.7水源侧进/出水平均温度/℃13.9/9.7系统热水流量/(m3/h)769.32系统能效比3.97室内平均温湿度23.59℃,60.19%室外平均温湿度16.67℃,64.34%

3.3 管网供回水温差

  

图7 主机侧与用户端的供回水温差

二级泵采用变频方式，随各楼栋的负荷变化变流量运行，用户端的供回水温差与设计供回水温差(8 ℃)接近，基本实现了设计阶段的“大温差、小流量”运行，降低了输送系统能耗。

图7显示了主机侧与用户端的供回水温差。由图7可以看出，主机侧的供回水温差均较小，明显低于设计值。能源站运营方为了降低主机能耗，人为提高了主机的冷水供水温度(从设计的5.5 ℃提高到8～9 ℃)，同时系统因处于部分负荷工况下运行，一级泵系统为了保护主机，设置为定流量运行，造成了“小温差”的运行状态。

余热回收效率ηy的计算公式如下：

3.4 系统设计运行策略

设计方案中，项目建设分3期进行，一期建成后可满足区域内设计总负荷的15%，二期建成后可满足区域内设计总负荷的35%，三期建成后可满足区域内设计总负荷的100%。

原设计系统运行时，全年除机房用电外仍有较多电量外送上网，可占到总发电量的60%以上。全年余热供冷约占总供冷量的30%。全年余热供热约占总供热量的50%。图8显示了在100%，75%，50%，25%设计工况下的供冷分配。

Craig原本在金融业工作，2014年7月他辞职了。离开了原来的岗位后，他横跨半个地球，搬到了澳大利亚生活。他告诉我们，他对摄影的热情就是从那时培养起来的，并且从此一发不可收拾。起初，他主要从事风光摄影和旅行摄影的工作。而且他一直热衷拍摄各地的风光和多样的人文。如今，他的摄影爱好已经足以谋生，现在他在Bristol从事肖像摄影和商业摄影的工作。

考虑到区域的空调设计热负荷约为冷负荷的一半，该项目所选择的余热利用设备为直接连接型吸收式空调机组，以确保达到较高的余热利用率。为了防止排烟温度过低而影响自然排烟，故未对从吸收式热泵排出的烟气进行余热回收。设计运行策略遵循“以热定电，余电上网”的运行模式，空调季节根据冷/热负荷的需求确定发电机的开启台数，冷/热量不足部分由江水源热泵机组补充，电量不足部分由公共电网补充,电量多余部分输送给公共电网。

用铁丝自制长方形框架，估测铁丝的用量；在框架上糊一层白纸，估测白纸的用量。围绕操场跑一圈，估测操场周长；量量算算，操场如铺草皮，估测草皮用量。在实践中，体悟周长、面积的不同度量角度。

3.5 系统实际运行策略与节能性分析

现场调研发现业主采用的实际运行策略与设计运行策略完全不同。

现场调研了解，项目调试时间为2015年4月，当时由于重庆市供电公司关于电力上网的政策原因，原审查通过的余电上网政策暂时无法实现，发电量只能为能源站自用，而能源站用电负荷有限，导致发电机极少运行。

图4为余热回收效率统计图，由图可知，典型日发电机实际余热回收效率在52.70%左右。所选发电机名义工况下的余热回收效率为50.84%。发电效率的降低使得实际余热回收效率比机组名义工况下的余热回收效率高约1.86%。

获取引发式语料的方法主要有口头报告、角色扮演、话语补全任务、多项选择任务、分级任务、访谈和日记等。下面逐一介绍这些方法，重在讲明它们各自的适用范围和所针对的目标语料，因为只有明确了每种方法能做什么和不能做什么，善做什么和不善做什么，才能根据具体研究问题选择具体研究工具，才能发挥每种工具的最大效用，做到对症下药，有的放矢。

由式 （25） 分子小于0可知对C1的函数关系为减函数，即科技创新或者科研合作的费用对企业来说成为一种较大的负担，特别是在银行给予贷款优惠利率和非优惠利率一定的情况下，企业为了开展绿色化生产方式进行技术创新的意愿受到资金缺口和政府对金融机构的监管成本影响较大，资金缺口和政府监管机构的监管成本越大，企业转向绿色生产化的意愿就降低的越快。

最终业主运行策略为：负荷较小时，采用直燃机制冷/供热；负荷较大时，直燃机无法承担，则开启1台江水源热泵机组运行。从2017年6月开始，由于新增了1家医院的供能需求，故出现了2台江水源热泵机组运行的情况。

 

 

 

  

图8 不同工况下供冷分配

  

图9 设计运行策略与实际运行策略经济性对比

  

图10 设计运行策略与实际运行策略能耗对比

对1 m3燃气按复合系统设计运行策略(发电驱动江水源热泵制冷，余热驱动直燃机制冷)与实际运行方式(直燃供冷)进行经济性分析，结果如图9所示。系统全年能耗对比如图10所示。重庆市电价按商业用电0.828元/(kW·h)计算；燃气按商业用气2.29元/m3计算。设计阶段确定的上网电价为0.577元/(kW·h)，供冷量价格为0.69元/(kW·h)，发电效率及机组效率按实测值取。

式中 Qy为发电机的余热回收量，MJ。

4 结论与建议

1) 该项目冷热电三联供系统发电效率为35%，余热回收效率为52.7%，一次能源综合利用率为82.3%。江水源热泵系统制冷能效比为3.85，系统制热能效比为3.97。这表明此类复合系统具有一定的节能性。

2) 冷热电三联供系统项目的实施与运行受电力、燃气等部门的多方约束，存在一定的政策风险(如发电是否可以上网、供气参数是否可以满足用气要求等)，会影响项目的具体实施情况与系统的实际运行策略，进而影响到项目全寿命周期的经济性，建议项目实施前应进行充分的考虑。

3) “大温差、小流量”技术在区域供能中可有效降低输配系统能耗，但应确保系统建设完成时对水系统进行全面调试，并利用完善的自控系统，实现水系统的优化运行。

参考文献：

[1] 陈晓，张国强，文进希.区域供冷系统中制冷机系统的优化配置探讨[J].流体机械，2003,31(6)：55-59

[2] 林怡. 微小燃机热电冷联供与地下水源热泵耦合系统研究[D].北京：中国科学院，2010：83-85

[3] 林怡，张士杰，肖云汉. 复合供能系统优化配置和运行策略研究[J].暖通空调，2011,41(10)：84-90

[4] ROQUE D P, BENITO Y R, PARISE J A R. Thermo economic assessment of a multi-engine, multi-heat-pump CCHP (combined cooling, heating and power generation) system—a case study[J]. Energy, 2010, 35(9):3540-3550

[5] 白雪莲，李沫，刘义成.江水源热泵复合式系统的优化匹配[J].太阳能学报，2013,34(5)：847-851

[6] 司鹏飞. 冷热电三联供与江水源热泵复合系统的优化配置研究[D].西安：西安建筑科技大学，2015：112-113