可再生能源发展

随着全球人类面临空气污染加剧的问题，并且在全球资源高消耗的情况下，可再生能源为解决这一系列问题提供了新的方向。作为近些年来的热门领域，可再生能源已应用到生产生活中的方方面面，正逐渐取代以燃煤、石油等不可再生资源为首的能源领域，同时人们对可再生能源的高效率利用提出了更高的要求。可再生能源涉及哪些领域？生活中应用在哪些方面？未来可再生能源的发展趋势及走向？本期诚邀业内专家、学者及企业高层为我们解读——可再生能源发展。
衣健光
华东建筑设计研究总院 机电技术研究与发展中心
高级工程师
Yi Jianguang
East China Architectural Design&Research Institute
Mechanical & Electric Technology Research and Development Center
Senior Engineer
发电余热在建筑区域供能系统中的利用
The usage of the exhaust heat from generator set in building regional energy supply
 
发电余热利用的意义 
发电余热利用的优势在于提高一次能源综合利用效率，符合国家的能源战略和节能目标。燃气等一次能源通过发电机组可产生30%~40%的电能（高品位能源），如果再利用发电余热可产生50%左右的热能（低品位能源），因此通过利用发电余热实现一次能源的梯级利用，其综合利用效率高于燃气发电和燃气供热系统。目前燃气冷、热、电联供系统是区域供能系统中利用发电余热的主要方式，联供系统所使用的发电机组发电效率较高，经余热回收利用后，年平均能源综合利用率一般在70%~85%。
发电余热的种类
区域供能系统中常用的原动机形式为内燃机。根据国际知名的内燃机生产厂家的技术资料，内燃机余热主要有烟气、高温缸套水、低温缸套水三部分。
内燃机的排烟温度通常为350~450℃，大约占内燃机可利用余热总量的50%~60%，是可利用的中高温热源。
高温缸套水主要冷却润滑油、缸套和第一级中冷器等，高温缸套水出口温度一般为90~95℃，进水温度一般为74~80℃，大约占内燃机可利用余热总量的40%~50%，是可利用的低温热源。
低温缸套水主要冷却第二级润滑油和第二级中冷器等低温设备，低温缸套水出口温度一般为40~70℃，进水温度一般为34~60℃。温度较低，流量较小，总热量较少，一般不予利用；当出水温度较高，技术经济比较合适时可考虑利用。
发电余热利用设备
按照余热利用方式，余热利用设备可分为两大类：一类是只考虑余热回收的数量而不考虑余热的品质的换热设备，包括板式换热器和余热锅炉。一类是既考虑余热回收的数量又考虑其品质的装置，吸收式制冷机、有机朗肯循环发电装置、吸收式热泵等。在区域供能系统中常用的余热回收设备包括板式换热器、余热锅炉和吸收式制冷机。
换热器是最简单、高效的余热利用形式，有水-水换热器、烟气-水换热器等。温度65℃以上的缸套水可通过换热器加热生活热水和采暖热水，这部分余热回收利用的成本较低。
余热锅炉是一个利用烟气余热生产高压、中压或低压蒸汽或热水的换热器，经余热锅炉换热后的蒸汽或水可再利用其他设备进行不同能源形式转换。余热锅炉一般对热源无明确的要求，但其生产的蒸汽或水的参数和量受限于热源的参数和量。
吸收式制冷机是以热能为动力、以二元溶液为工质的设备，由发生器、吸收器、冷凝器和蒸发器组成。吸收式制冷机组根据热源方式不同又分为烟气型和热水型制冷机组，根据提供的空调水种类分为单冷型和冷热水型吸收式制冷机组。在余热利用中，不同类型的吸收式制冷设备对热源要求如下：（1）烟气型吸收式制冷机的热源要求: 烟气温度≥250℃。（2）热水型吸收式制冷机的热源要求: 热水温度≥90℃。
一般余热锅炉和吸收式制冷机可将发电机组的排烟温度降至120℃，内燃机缸套水温度降至90℃时仍可通过吸收式冷温水机制冷，保证回收利用。
发电余热利用的形式
余热利用的形式应根据项目的负荷情况和原动机余热参数，经技术经济比较后确定。余热利用可采用下列形式：
（1）原动机余热可经余热锅炉或换热器产生蒸汽或热水，蒸汽、热水可直接利用也可进入吸收式冷（温）水机供冷、供热；
（2）原动机余热可直接进入余热吸收式冷（温）水机供冷、供热；
（3）原动机各部分余热可分别利用，烟气可进入余热吸收式冷（温）水机供冷、供热；冷却水可进入换热器供热水；
（4）余热利用可采用热泵机组以及设置蓄热（冷）装置。利用热泵机组等形式吸收低温热水及烟气冷凝水热量，进一步深度利用低温余热，提高余热利用率。采用蓄热（冷）装置可以平衡冷热负荷的不均匀性，充分利用低谷电，降低运行成本。