摘　要：對直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組、燃氣分布式能源系統的能效水平進行分析。結合工程實例，對某商業建筑分別采用以上兩種供能系統的經濟性進行了對比。

關鍵詞：直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組；  燃氣分布式能源系統；  能效水平；  經濟性

Comparison between Direct-fired Absorption-type Unit and Gas Distributed Energy System

Abstract：The energy efficiency levels of directfired lithium bromide absorption-type water chillerheater unit and gas distributed energy system are analyzed．The economical efficiencies of the above．mentioned two power supply systems used in a commercial tmilding respectively are compared combined with an engineering example．

Keywords：direct．fired lithium bromide absorption-type water chiller-heater unit；gas distributed energy system；energy efficiency level；economyical elficiency

1　概述

隨著近年來我國天然氣事業的高速發展，直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組(以下簡稱直燃吸收式機組)逐漸獲得推廣，主要優勢在于^[1-2]：在夏季利用天然氣制冷，可以緩解夏季供電系統的壓力，調節夏冬季用氣不均衡；可兼顧供冷、供熱、供生活熱水；活動部件少，運行穩定，使用壽命長。燃氣分布式能源系統(以下簡稱分布式系統)以天然氣作為燃料，利用燃氣內燃機、燃氣輪機等，將天然氣燃燒產生的高溫氣體先用于發電，然后再利用余熱供熱和制冷，還可提供生活熱水。分布式系統實現了天然氣能源的高效梯級利用，降低了能耗成本^[3-4]。本文對直燃吸收式機組、分布式系統供能系統的能效水平、經濟性進行分析比較。

2　能效分析

以一定體積的天然氣燃燒熱能作為基準(定義為100％)，對直燃吸收式機組、分布式系統的能效進行分析。

設定直燃吸收式機組的制冷系數為1.3，制熱系數為0.95。利用100％的天然氣燃燒熱能，制冷時獲得130％的冷能，制熱時獲得95％的熱能。

對于典型分布式系統(系統流程見圖1)，燃氣內燃機發電機組將天然氣燃燒產生的35％熱能轉化為電能，40％的熱能(以煙氣余熱、缸套冷卻水余熱體現)利用煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷熱水機組(以下簡稱煙氣熱水型吸收式機組)進行供冷、供熱，剩余25％熱能隨煙氣排空。當煙氣熱水型吸收式機組無法滿足冷熱負荷時，采用電驅動離心式水冷機組供冷，分體式熱泵空調設備供暖。設定電能全部用于電驅動空調設備制冷及制熱，離心式冷水機組的制冷系數取4.5，分體式熱泵空調的制熱系數取3.5，則可分別獲得158％的冷能及123％的熱能。設定煙氣熱水型吸收式機組的制冷系數為1.3、制熱系數為0.95，利用40％的天然氣燃燒熱能，可獲得52％的冷能及38％的熱能。

由以上分析可知，無論供冷還是供熱工況，分布式系統的能效水平均優于直燃吸收式機組。

3　經濟性對比

由以上分析可知，分布式系統的能效水平優于直燃吸收式機組。但分布式系統增加r發電設備、離心式冷水機組等設備，使得分布式系統更為復雜，設備造價也相應更高。下面以佛山地區某商業建筑為例，對兩種供能系統的經濟性進行比較。

3.1　項目概況及設備選型

佛山地區某商業建筑總建筑面積約13×10⁴m²，供冷期為4月至ll月，單位建筑面積冷負荷為100W／m²，供暖期為12月至次年1月，單位建筑面積熱負荷為15W／m²，工作時間為8：00—20：00。供冷期典型日逐時冷負荷占設計冷負荷比例分布見圖2，供暖期典型日逐時熱負荷占設計熱負荷比例分布見圖3。

擬采用直燃型吸收機組、分布式系統分別為商業建筑供能。考慮到供冷期冷負荷較高，因此按50％的設計冷負荷(6500kW)作為設備選型依據。直燃吸收式機組、分布式系統設備配置及造價分別見表l、2。由表1可知，對于直燃吸收式機組，供冷期運行2臺直燃吸收式機組(總供冷能力為7269kW)，供暖期運行供熱能力為1454kW的直燃吸收式機組，其余冷熱負荷由輔助電驅動熱泵空調設備承擔。由表2可知，對于分布式系統，供冷期運行2臺煙氣熱水型吸收式機組及2臺離心式冷水機組(總供冷能力為7018kW)，供暖期運行2臺煙氣熱水型吸收式機組(總供熱能力為1150kW)，其余冷熱負荷由輔助電驅動熱泵空調設備承擔。

3.2　經濟性比較

在設計條件下對兩種供能系統的能耗與產出進行計算，且不考慮輔助電驅動熱泵空調設備的耗電量，天然氣低熱值按33.285MJ／m³計算。在供冷工況下，直燃吸收式機組單日耗氣量為6878m²／d，耗電量為500kW·h／d；分布式系統單日耗氣量為4197m³／d，富裕發電量(除離心式冷水機組用電外，其他發電量均視為富裕發電量)為4392kW·h／d。在供熱工況下，直燃吸收式機組單日耗氣量為1557m³／d，耗電量為117kW·h／d；分布式系統單日耗氣量為4197m³／d，富裕發電量為15177kW·h／d。

將兩種供能系統部分負荷運行時間折算成滿負荷運行時間，設定供冷期內供能系統滿負荷運行時間為200d，供暖期供能系統滿負荷運行時間為30d。天然氣價格按3.79元／m³計算，電價按1.00元／(kW·h)計算，冷熱價均按100元／GJ計算。將年耗氣量、耗電量作為年運行成本，將年供冷量、供熱量、富裕發電量作為年收益。兩種供能系統的經濟性比較見表3。由表3可知，在設定能源價格下，與直燃吸收式機組相比，分布式系統的年運行成本低，年收益高，靜態投資回收期僅為3.3a。

將上述兩種供能系統的設備配置及能源價格作為基準方案，將天然氣價格、電價、熱價、冷價、設備造價作為可變因素，分別計算某一可變因素下浮10％、上調10％對兩種基準方案靜態投資回收期的影響。由計算結果可知：①影響直燃吸收式機組的可變因素由強至弱為冷價、氣價、設備造價、熱價、電價，影響分布式系統的可變因素由強至弱為冷價、氣價、設備造價、電價、熱價。由于該項目以制冷為主，且供冷期長達8個月，因此冷價對供能系統經濟性的影響最顯著。天然氣作為一次能源，其價格對供能系統經濟性的影響也非常大。②無論冷價、氣價下浮10％或上調10％，分布式系統的靜態投資回收期變化率總小于直燃吸收式機組，這說明分布式系統的抗市場風險能力優于直燃吸收式機組。

4　結論

①無論供熱還是供冷工況，分布式系統的能效水平均優于直燃吸收式機組。

②對于佛山地區某商業建筑，分布式系統的經濟性明顯優于直燃吸收式機組，且前者的抗市場風險能力較強。

③對于佛山地區新建商業建筑宜采用分布式系統，不僅可提高能源利用率、供能安全性，還可增強抗市場風險能力。對于采用直燃吸收式機組的既有商業建筑，可考慮進行分布式系統改造。

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本文作者：林梓榮，趙先勤

作者單位：佛山市燃氣集團股份有限公司