冷热电三联供系统如何配置和选择溴化锂机组

Alexandria2020

冷热电三联供系统如何配置和选择溴化锂机组

溴化锂机组在CCHP系统中的贡献

序言

随着我们国家对环境保护意识的增强，未来将会彻底改变粗放型一次能源能量转换、生产、消费格局，在一定时期内节能减排工作将对燃煤火力发电企业来说压力会愈来愈大，在我国取而代之的是清洁能源、再生能源的巨大经济发展空间，其中给于装机容量在兆瓦级的中大型分布式能源燃气冷热电三联供系统（以下简称：CCHP系统）具有一定的历史机遇。CCHP系统理论上能源的高效利用效率可达85%以上，但是以往的许多具体应用项目整体效率低得可怜、项目投资成本又高，究其原因之一来自于溴化锂机组余热回收转换效率及整体设备利用率低下，所以目前有必要对溴化锂机组在系统中的角色和作用再认识。

一、 溴化锂机组

溴化锂机组的种类：1、溴化锂吸收式制冷机；2、溴化锂直燃型制冷机（该机种由于能源转换效率低下、运行成本高这里不作技术分析，含溴化锂补燃机）；溴化锂机组的形式：烟气型、蒸汽型、热水型，可分单效和双效，特定条件下可增加其他需求功能。溴化锂：是由碱金属锂和卤族元素两种元素组成，分子式LiBr,分子量86.844，密度346kg/立方（25℃），熔点549℃，沸点1265℃。它的一般性质跟食盐大体类似，是一种稳定的物质，在大气中不变质、不挥发、不溶解，极易溶于水，常温下是无色粒状晶体，无毒、无臭、有咸苦味。溴化锂水溶液是由溴化锂和水这两种成分组成，它的性质跟纯水很不相同，纯水的沸点只与压力有关，而溴化锂水溶液的沸点不仅与压力有关还与溶液的浓度有关。

其实溴化锂机组不是一种新型的高科技设备，这种技术已经延续了上百年的历史，科学技术发展到今天，百年来其能量转换效率也没有得到革命性的突破，溴化锂机组在CCHP系统中：主要功能就是高温能量向低温能量传递，年设备利用率50%左右，溴化锂吸收式制冷机机组是燃气发电机组余热能量回收再转换的辅助设备，尽管我们称他为CCHP系统中能量二传手，但对CCHP系统的余热回收效率起到了决定性的作用，但是从热传递技术角度我们看待溴化锂机组冬季只不过是个换热器而已。

溴化锂机组的成本分析：溴化锂机组的采购是整个CCHP系统中单件重量最大的设备，经对烟气型溴化锂机组的测算是RMB：800.00元/千瓦（折RMB：60000.00元/吨），国内原材料钢RMB：5000.00元/吨，这就包含着溴化锂机组产品的制造和技术等是约8倍以上的利益空间，这其中有制造商、销售商与各种税收利益在内，可是对于一个项目来说他的产品按十年折旧成本是RMB：80.00元/千瓦年。按一年实际运行时间2000小时，也就是2600千瓦/年（宣传综合COP值1.3），产生的毛收益RMB：1560 元/千瓦年，（上海地区冷量收益0.60元/千瓦，余热及模块维护成本RMB：0.3元/千瓦=利润空间是0.30元/千瓦）,实际毛收益RMB：600.00元/千瓦年，这是CCHP系统估算的毛收益，还没计算建设周期的资金占用等等成本，通过降低溴化锂机组的排放温度、提高余热转换效率、制定完善的运营策略、延长系统的运行时间将还有收益空间，但是与暖通设备的横向比较溴化锂机组的采购成本还有很大的下降空间。在燃气价格4.00/立方米的地区直燃式溴化锂机组运行成本是电制冷热泵空调机组的N倍，所以说嗅化锂空调机组只适应于在有余热的地方和燃气井口的地方或者是在有气源没电力的地方应用，总之盲目应用将对企业和社会整体能源利用都是个极大的浪费。

二、 以往溴化锂机组在冷热电三联供系统中的表现

CCHP系统在我们国家发展也有很长一段时间了，许多项目的能源整体利用效果不尽人意，造成投资建设的项目严重亏损，以往大家都在找借口，怪电网的垄断、甚至也怪到国家的政策不好，现在又怪天燃气的价格过高，掩盖项目不理想或者造成项目失败的真实原因，没有仔细深层次去研究分析CCHP系统组合自身原因，2013年国家电网颁发了许可分布式能源电源安全接入规范和标准，上海市政府也颁发很好的补贴政策，天然气价格也是按优惠协议价供应，可是从目前已建成或在建的项目看形势不乐观，CCHP系统运营效益有倒退趋势，甚至是在降低效率、造成一次清洁能源的更大浪费。

笔者认为存在的问题：

1、溴化锂机组产品供应商夸大宣传设备的COP能效值（实际能量转换效率略高于传统锅炉设备0.3%，但系统增加的投资成本是燃气锅炉设备的N倍），夸大了溴化锂机组在系统中的作用和地位，并把溴化锂机组在CCHP系统中的作用妖魔化，使项目系统真正的暖通设计师走入了盲区；

2、溴化锂机组产品的价格体系背离了我国市场经济的真实体系，使项目的投资成本价格与余热回收转换成冷量的经济效益收入比例失调；

3、溴化锂机组的转换效率衰减严重，附带的维护保养及配件费用虚大，损害了运营企业盈利结构，增加了CCHP系统的运营经济负担；

我们应首先明确溴化锂机组在CCHP系统中的功能，其真实的功能就是夏季把高温能量向低温能量转移的过程，在CCHP系统的主要产品是清洁电能，利用余热获取的冷量是副产品，所以说溴化锂机组是个配合燃气发电机组而运行的辅助设备。而且是依据燃气发电机组的余热性能技术参数进行非标“量身定做”，历史的教训：以溴化锂机组为主而设计的系统从理论上已经是个无法提高系统能源使用效率的CCHP系统。

目前我们国家的CCHP系统许多项目走入了二个配置比例严重失调的极端，其中之一：大功率燃气发电机组配小容量溴化锂机组，造成了余热的无法完全梯级利用；之二：小功率燃气发电机组配大容量溴化锂机组，造成无法体现一次能源天然气真正梯级利用的价值；可是这二者都产生了项目投入使用能量无法平衡运行的后果，项目运营亏损不可避免。目前这二种CCHP系统对我们国家当前积极推行的能源梯级高效利用、节能减排工作都带有欺骗性和负面效应，令科研界对CCHP系统期望值惋惜。

三、溴化锂机组在三联供系统中应该发挥怎样的作用

溴化锂机组在CCHP系统中必须合理定位才能发挥作用，如何发挥作用？我们国家地域辽阔各地资源结构能源需求相差甚远，笔者认为：摆正溴化锂机组在CCHP系统二传手的位置，承担余热回收的责任即可，技术上提高余热转换效率COP值，高效系统性项目根本没有必要以溴化锂机组为主的项目设计思路。

正确的CCHP系统方案设计思路：一次能源天然气采用以燃气发电机组为主，所产生的高品位热能尽最大努力转化为电能，特别是在电力容量需求紧缺、环境污染严重、热量需求大的区域地理位置，中低品位余热能量利用溴化锂机组或换热器进行梯级转换成终端客户所需求的冷量和热量，尽最大努力降低溴化锂机组余热能量排放。目前溴化锂机组的技术水平一般最低排放温度为+120~150度，溴化锂机组的余热排放温度越低说明设备的余热回收效率越高，也许设备的制作成本也越大。冬季是终端客户用热高峰季节特别在我国的北方地区，如果能把溴化锂机组的最低排放温度降到+30度以下，那么还有+90~+120度的低品位热值可以回收利用，其中还有大量的潜热，这是CCHP系统中一段不小的经济效益点，也是项目扭转亏损的盈利段，具体其中的经济价值多少需要进行精确计算。所以溴化锂机组在系统中的作用，就是尽最大努力地回收燃气发电机组余热并进行安全有效转换，这才是溴化锂机组在系统中的责任和使命。偏离了这样的责任和使命势必首先会造成CCHP系统中的燃气发电机组无法稳定安全运行，其次就是有效余热能量无法全部回收利用，最终项目自然会走入经济效益不理想和失败的死胡同。可以说以往以溴化锂机组唱主角的CCHP系统造成失败教训应该值得引起我们深刻地反省。

四、冷热电三联供系统如何配置和选择溴化锂机组

庞大的区域供能CCHP系统如何因地制宜配置溴化锂机组：1、严格参照余热能量条件为依据，2、依据终端用户的用能需求，3、特定条件下可增加其他功能。烟气型双效溴化锂机组的余热转换效率和设备年利用率为最高机种。为了项目的安全运行最好与燃气发电机组相匹配，组合成模块化保证余热能量的全部转换，防止小马拉大车或大马拉小车不合理和不经济的组合配置。关于制造商的选择：认为CCHP系统的溴化锂机组是个依据余热参数二传手被动产品，产品制作商需要依据燃气发电机余热参数设计制作的非标辅助设备，溴化锂机组是一个几乎没有精密机械运动部件的粗狂型冷作加工产品。目前国内现有的几大溴化锂机组制作商都有能力根据客户的需求进行非标制作，当然不同的制作商对项目负责的态度也不同，寻找一个为项目着想并负责任的制作商是项目投资方的福音。组成溴化锂机组设备的钢材、铜材、焊接等工艺几乎都到了同质化的时代，所以关键还要看各投标产品商的制作价格，还要看是否真心实意地为项目投资建设方考虑降低项目投资成本和未来运营成本，提高能量转换效率与项目投资方合作共赢，是溴化锂机组制作商必须换位思考取得成效的正确思路，以及必须引入国际商业活动标准方式，项目产品商直供制或唯一代理制模式，增强市场竞争活力，让项目投资建设方采购到各方面所最满意的溴化锂机组产品。

五、尾言

随着我国一次能源天然气使用比例快速提高，同时也造成一次能源天然气供求关系趋向紧张状态，一次能源天然气价格也呈上升趋势，带来了CCHP系统清洁电能生产成本的增加，CCHP系统的余热回收梯级利用高效率显的尤为重要。这对我国溴化锂机组制作商是个巨大的商机，在规范的市场经济条件下溴化锂机组产品的价格优势、余热回收转换效率优势、制作商的技术服务优势。设备的适应性对项目投资建设方来说会越来越看重，激烈的市场竞争才有技术的进步和突破，这样也促使溴化锂机组制作技术跨上一个新台阶,同时也推动了如何克服CCHP系统降低投资成本和提高能源高效利用等技术瓶颈的进程。当然真正的市场经济是个法制经济，随着CCHP系统项目投资建设,后评估追责制度的建立，一个个符合时代发展需求的和真正具有市场竞争力的CCHP系统项目会很快诞生在工程技术设计人员的画卷里。

注：在一年四季热量需求稳定的项目，完全可以采用烟气余热回收换热器替代溴化锂机组在系统中的存在（指:工业或医院项目）。

内容来源：分布式能源