《电力需求侧管理系列丛书》是国家发展和改革委员会开展电力需求侧管理培训工作的指定教材,丛书共13个分册,涵盖电力需求侧管理工作的管理、技术、工具三个层面。本书是其中《分布式能源与热电冷联产》分册,具体介绍了能效电厂的理论依据、实施情况和经验总结包括分布式供能技术、分布式能源系统综合优化技术、热电冷联产和国外能效项目实践经验等内容。
前言
第一章 概述 1
第一节 分布式能源系统 1
第二节 热电冷联产系统 12
参考文献 21
第二章 分布式供能技术 23
第一节 基于化石燃料的分布式供能技术 24
第二节 基于可再生能源的分布式供能技术 46
第三节 基于混合能源的分布式供能技术 78
参考文献 85
第三章 分布式能源系统综合优化技术 87
第一节 制冷与热泵技术 87
第二节 蓄能技术 95
第三节 多种能源系统整合优化 105
第四节 分布式能源与大规模电动汽车互动优化 118
第五节 网络式能源系统 125
第六节 分布式供能系统对配电网的影响 129
参考文献 133
第四章 热电冷联产 135
第一节 热电冷联产设备选型及运行维护 135
第二节 热电冷联产系统综合评估 154
第三节 热电冷联产案例分析 168
参考文献 176
第一章
概 述
第一节 分布式能源系统
分布式能源系统(Distributed Energy System,DES)是具有低污染排放、灵活方便、高可靠性和高效率等特点的能量生产系统。包括内燃机、燃气轮机、微型燃气轮机、燃料电池等原动机构成的发电系统和可再生能源发电系统。分布式能源系统与大电网的合理结合将大大改善供电效率、供电质量、供电安全性,减轻环境污染,减轻不断增长的能源需求对电网造成的压力,被认为是21世纪电力工业的发展方向。
一、分布式能源系统内涵及特点
人类使用自然界能源经历了一个从分布式能源系统到集中式能源系统的过程,现在一些工业发达国家又出现了从集中式能源系统到分布式能源系统的发展趋势。造成这种演变,反映了能源与环境关系的需求,同时也反映了单独集中式能源系统的固有缺陷。现代分布式能源系统正越来越受到人们的重视。
分布式能源系统只是这种新型能量供应系统的一种称呼,国外常用的称呼还有Distributed Generation 、Decentralized Generation 、Distributed Power Generation、Distributed Power、Distributed Energy Resources 等,与此相应,国内的称呼也不一致,如分布式能源系统、分布式电源、能源岛、分布式能源、分布式供能等,这些称呼的内涵大同小异,本书一概称之为分布式能源系统[1~3]。
对于分布式能源系统的定义,一般认为,是指以可再生能源或天然气等清洁化石燃料为能源的、孤立的或只与配电网相联系的小型能量系统。到目前为止,对于分布式能源系统还没有确切的、统一的定义。
在技术方面,有些定义认为分布式能源系统只是发电技术,而有些定义除了包括发电技术外还包括能量储存、能源管理、需求侧管理等技术。能量储存、能源管理、需求侧管理等概念在分布式能源系统定义中的出现使分布式能源系统的概念更加含混。因为,能量储存、能源管理、需求侧管理等技术本身覆盖的领域比较广泛,尤其是这些内容不是分布式能源系统所独有的,传统的电力系统同样可采用这些技术。因此,为了使分布式能源系统的定义更鲜明、更突出其特性和本质,分布式能源系统应以发电技术[4]为核心。在分布式能源系统的容量方面,有的定义用的是“小的”一词,有的定义给出了确切的容量限值,但限值不统一,有的是50 000kW,有的是30 000kW,有的是10 000kW。然而,由于容量限值的不统一,使人们无法确切判定哪些发
电设备属于分布式能源系统,哪些不属于分布式能源系统。对发电设备来说,容量大小只是一个相对概念。当前分布式能源系统所说的“小”有两个方面的含义,一方面,分布式能源系统所涉及的新型发电技术——太阳能、风能、燃料电池的容量在现有的技术条件下本身就不大,与中央电站相比是小的发电设备。另一方面,则隐含着环保政策的制约,分布式能源系统的概念起源于美国。
在美国,《洁净空气法》规定,任何装置只要每年排放10t 以上危害空气的污染物,如汞;或者排放100t 以上标准污染物,如SO2 或NOx 等,则被认为是污染源。对污染源,环境保护法有严格的限制。用户在建造自己的发电设备时,为了回避环境保护法带来的不必要的麻烦,都采用小的发电装置,使发电装置的污染物排放低于《洁净空气法》所规定的污染源排放限值。因此,从设备上讲,分布式能源系统容量的大小是由环境政策和发电技术的污染物排放水平决定的。由于不同的国家、不同的地区采用不同的环保政策,所以分布式能源系统的容量大小将会因环境政策和采用的发电技术的不同而有不同的界定,容易产生混乱。
应该指出的是,以发电装置容量的大小来界定分布式能源系统是不科学的,从新型发电技术本身来说,技术在发展,分布式能源系统所涉及的新型发电技术——太阳能、风能、燃料电池的容量也会随着科学的发展、技术的进步、制造工艺的改进而不断增加,燃料电池已显现出这一趋势。因此,以容量范围进行界定将会限制分布式能源系统技术的发展。另外,简单地为了回避环境法的限制而采用小的发电设备,使发电装置的污染物排放量低于《洁净空气法》所规定的污染源排放限值,这种做法本身就值得商榷。究竟应该如何界定分布式能源系统的容量范围,或者该不该界定分布式能源系统的容量范围,本书认为应该用发展的眼光,从分布式能源系统的本质特征出发进行讨论。由于科学在发展、技术在进步,各种新的发电技术的装置容量会随技术的进步而发生变化,因此,不能简单地以容量大小来界定分布式能源系统。分布式能源系统是相对于“大电网、大容量、大电站”的集中式能量供应方式而言的,是布置在用户附近满足用户能量需求的能量系统。究其本质,就是为了服务于当地的负荷中心,而不是为了大规模远距离输送电力。从满足用户用能需求角度来讲,分布式能源系统容量的大小应由用户能量需求特性来
决定。所以,建议在分布式能源系统的定义中不要界定发电设备的容量范围。基于上述考虑,分布式能源系统是指一种位于用户侧的,包含能量转换、传递和终端输配等环节的发电系统或有电能输出的联产系统。其具有高效、节能、环保、经济和安全可靠等基本特征,可灵活地、因地制宜地利用清洁化石能源和可再生能源[5]。
分布式能源系统立足于现有的能源——资源配置条件和成熟的技术组合,是不同领域新技术革命的整合,建立在信息通信技术、智能控制技术、先进的材料技术、灵活的制造工艺等新技术的基础上,具有低污染排放,灵活方便,高可靠性和高效率的能量生产系统。
分布式能源系统能够克服中央电站受规模(容量)、地域和广度限制的不足,有利于各种规模热电联产、多联产系统和多联产联供系统的广泛应用,有利于需求侧能量管理及相关技术的应用,有利于包括余热、太阳能、风能、生物质能等多种能源之间的互补,充分利用一切可以利用的资源。分布式能源系统是基于一系列能源技术进步和能源结构调整的产物,是不同领域新技术革命的整合,是建立在自动控制系统、先进的材料技术、灵活的制造工艺等新技术的基础上,具有低污染排放,灵活方便,高可靠性和高效率的电能生产系统。
……
我一直对能源的未来发展轨迹充满好奇,而这本书则像一位睿智的向导,引领我深入探索电力需求侧管理的奥秘,特别是它如何与分布式能源和热电冷联产这两大前沿领域交织。作者并非仅仅罗列枯燥的技术参数,而是以一种生动而富有洞察力的方式,揭示了能源系统转型的内在逻辑。我被书中关于“需求响应”的论述深深吸引,这是一种通过价格信号或激励措施,引导用户在特定时间段内调整用电行为的技术,它极大地提升了电网的弹性,能够有效应对可再生能源固有的波动性。作者不仅详细介绍了需求响应的理论模型,还分享了多个国家和地区在实践中取得的成功经验,从智能电表在需求响应中的作用,到虚拟电厂的构建与运行机制,都进行了详尽的阐述。此外,书中对热电冷联产的深入分析也让我大开眼界。作者强调了CHP技术在能源综合利用方面的优势,指出它能够显著降低一次能源的消耗,减少温室气体排放。我特别感兴趣的是,书中如何将CHP与分布式能源的优势进行互补。例如,当太阳能或风能发电不足时,CHP系统可以快速响应,提供稳定的电力和热能;反之,当分布式能源发电充裕时,CHP系统可以降低出力,将资源集中用于热能或冷能的生产,从而实现整个能源系统的效益最大化。书中还对不同规模的CHP系统,从大型集中式到小型分布式,进行了分类介绍,并对各自的适用场景和技术挑战进行了评估。整体而言,这本书的深度和广度都令人印象深刻,它不仅提供了前沿的理论知识,更融合了丰富的实践案例,为读者描绘了一幅清晰的未来能源发展蓝图,是一本值得反复研读的佳作。
评分阅读这本书的过程,就像在聆听一位经验丰富的能源工程师娓娓道来,将复杂的技术问题以一种易于理解的方式呈现。我尤其欣赏作者在处理“分布式能源”这一概念时,所展现出的前瞻性和系统性。书中不仅仅停留在对各种分布式能源形式的简单介绍,而是深入剖析了它们在电网接入、运行控制、市场化交易等方面的深层挑战,以及相应的解决方案。我仔细阅读了关于“微电网”的部分,这是分布式能源整合与管理的典型应用场景,书中详细阐述了微电网的拓扑结构、运行模式、并网与孤岛运行的切换策略,以及其在提高供电可靠性和应对极端天气事件方面的独特优势。同时,作者对“热电冷联产(CHP)”的论述,也让我看到了能源利用效率的巨大提升空间。书中通过大量详实的图表和数据,清晰地展示了CHP技术如何通过“一机多用”,最大限度地挖掘能源的价值。我尤其关注了书中关于CHP与分布式可再生能源结合的案例研究,例如如何利用风电或光伏发电的波动性,通过CHP系统进行能量缓冲和调峰,从而实现清洁能源和高效能源的协同发展。作者的论述逻辑严谨,论据充分,让我对电力需求侧管理以及分布式能源和热电冷联产的融合发展,有了更加深刻和全面的认识。即使我是一名普通读者,也能感受到作者在能源技术前沿领域的深厚功底,以及对推动能源可持续发展愿景的坚定信念。
评分当我深入阅读这本书时,我被一种对能源系统未来发展趋势的深刻洞察所震撼。作者将电力需求侧管理置于一个更广阔的框架下,与分布式能源和热电冷联产这两个关键议题紧密结合,勾勒出一幅智慧、高效、绿色的能源未来图景。我尤其欣赏书中对“需求侧管理”的创新解读,它不再是简单的节能措施,而是通过技术、市场和政策的协同,赋能用户,实现能源供需双方的良性互动。作者深入剖析了“智能电网”在需求侧管理中的核心作用,详细介绍了智能电表、通信网络、数据分析等技术如何支撑精细化的负荷预测和灵活的需求响应。在分布式能源部分,书中对太阳能、风能、生物质能等各类分布式能源的优势、劣势以及应用场景进行了详实的论述,并重点探讨了它们在并网技术、运行控制以及经济性评估方面的挑战。我印象深刻的是,书中对“微电网”的介绍,它被视为分布式能源整合与高效利用的理想平台,作者详细阐述了微电网的拓扑结构、运行模式以及其在提高供电可靠性和能源自治方面的潜力。而“热电冷联产(CHP)”的章节,则让我看到了能源综合利用的另一条重要途径。作者通过大量的案例分析,展示了CHP技术如何在提高能源利用效率、降低环境污染方面发挥巨大作用。我特别关注了书中对CHP与分布式能源协同发展模式的深入探讨,例如如何利用CHP系统来提供稳定的基载电力,同时利用分布式能源来满足局部用电需求,或者如何利用CHP系统产生的余热来提高分布式能源的发电效率,共同构建一个更加绿色、高效和具有韧性的能源系统。这本书的深度和广度都令人称道,它不仅为我提供了宝贵的理论知识,更让我对能源行业的未来发展方向充满了信心。
评分翻开这本书,我便被作者严谨的学术态度和深刻的洞察力所折服。在电力需求侧管理这一核心概念下,作者将分布式能源和热电冷联产这两个前沿领域有机地结合起来,描绘了一幅未来能源系统的宏伟蓝图。我非常欣赏书中关于“需求侧管理”的系统性阐述,它涵盖了从用户行为引导、技术创新到市场机制设计等多个维度,旨在实现能源供需双方的和谐统一。作者深入探讨了“智能家居”、“智能楼宇”等概念在需求侧管理中的应用,以及它们如何通过数据采集和分析,实现对用户用电行为的精细化管理。在分布式能源方面,书中对各种可再生能源发电技术,如光伏、风电、生物质能等,进行了详细的介绍,并着重分析了它们在技术挑战、经济可行性以及环境效益等方面的突出特点。我尤其对书中关于“分布式能源的接入与调度”的讨论感到启发,它涉及到如何解决分布式能源固有的间歇性和不确定性问题,并将其有效地整合到现有的电力系统中。而“热电冷联产(CHP)”的章节,则让我看到了能源高效利用的巨大潜力。作者通过大量的实例,展示了CHP技术如何在能源综合利用方面发挥关键作用,实现“一机多用”,显著降低一次能源的消耗和温室气体排放。我印象深刻的是,书中对CHP与分布式能源的协同应用进行了深入的分析,例如如何利用CHP系统来提供稳定的基载电力,同时利用分布式能源来满足高峰用电需求,或者如何利用CHP系统产生的余热来提高分布式能源的发电效率,共同构建一个更加绿色、高效和具有韧性的能源系统。这本书的深度和广度都令人称赞,它不仅为我提供了宝贵的理论知识,更让我对能源行业的未来发展充满了期待。
评分当我在书店看到这本书时,它的标题就吸引了我:“电力需求侧管理系列丛书:分布式能源与热电冷联产”。这几个关键词的组合,精准地捕捉了我一直以来对未来能源发展趋势的思考方向。打开书页,我立刻被作者严谨的逻辑和清晰的表达所吸引。书中对于“电力需求侧管理”的定义,不仅仅局限于简单的削峰填谷,而是将其提升到了一个系统性优化的层面,强调通过技术、经济和政策的协同作用,实现能源供需双方的良性互动。我特别喜欢书中关于“智能电网”的论述,作者将其视为实现需求侧管理的关键基础设施,并详细阐述了智能电表、通信网络、数据分析等技术在其中的核心作用。在分布式能源方面,书中对风能、太阳能、地热能、生物质能等多种形式进行了全面的介绍,并重点探讨了它们在并网、运行和调度方面的技术难点以及未来的发展前景。我特别关注了作者对“分布式能源的经济性评估”的分析,这部分内容提供了很多实用的参考数据和方法。而“热电冷联产(CHP)”部分,则让我看到了能源利用效率的另一个重要突破口。作者通过大量的案例分析,展示了CHP技术在不同应用场景下的经济效益和环境效益,例如在工业园区、集中供热、数据中心等。我印象深刻的是,书中如何将CHP与分布式能源进行有机的结合,例如利用CHP系统的稳定出力来弥补可再生能源的间歇性,或者利用分布式能源的富余电力来驱动CHP系统的辅助设备,共同构建一个更加灵活、高效和绿色的能源体系。整本书的叙事流畅,语言生动,既有宏观的战略思考,也有微观的技术细节,是一本不可多得的关于能源未来发展的深度读物。
评分当我拿起这本书,我便被它所蕴含的深度和广度所吸引。作者以一种非常清晰且富有逻辑的方式,阐述了电力需求侧管理在现代能源体系中的核心地位,并巧妙地将其与分布式能源和热电冷联产两大趋势相结合。我特别欣赏书中对“需求响应”的详细解读,它不仅仅是关于价格信号的传递,更是一种用户参与能源系统优化的主动行为。作者通过对不同类型需求响应机制的分析,从价格响应到激励响应,再到容量市场中的响应,展现了其在提升电网灵活性和应对可再生能源波动性方面的关键作用。书中还对“虚拟电厂”的概念进行了深入的探讨,将其视为整合分布式资源、实现集中式调度的重要平台,并详细介绍了虚拟电厂的构成、运行模式以及其在电力市场中的潜力。在分布式能源方面,作者对太阳能、风能、生物质能等主流形式进行了全面的介绍,并侧重于分析了它们在技术成熟度、经济性以及环境影响等方面的差异。我非常感兴趣的是,书中如何论述分布式能源的“分散性”与“集成性”之间的平衡,以及如何通过先进的控制技术和通信手段,实现对其的有效管理。而“热电冷联产(CHP)”的章节,则让我看到了能源高效利用的另一条路径。作者通过大量的实际案例,说明了CHP技术如何在工业、商业和区域供能等领域,实现能源的“一举多得”,显著提高一次能源的利用效率。我印象深刻的是,书中对CHP与分布式能源的协同发展模式进行了深入的分析,例如如何利用CHP系统的稳定出力来支撑电网,同时利用分布式能源来满足局部用电需求,共同构建一个更加绿色、高效和具有韧性的能源系统。这本书无疑是一本关于未来能源发展趋势的深度指南,它为我提供了很多新的视角和深刻的见解。
评分这本书的内容,与其说是技术专著,不如说是一份关于未来能源变革的宣言。作者以独特的视角,将电力需求侧管理这一相对“软性”的议题,与分布式能源和热电冷联产这两大“硬核”技术紧密相连,展现了能源系统转型的内在逻辑和发展方向。我被书中对“用户侧的智慧化”的论述深深吸引,作者详细阐述了如何通过智能电表、能源管理系统以及各类终端设备,实现对用户用电行为的精细化感知和主动调控,从而达到削峰填谷、提升能源效率的目的。文中对“需求响应”的剖析尤为精彩,它不仅仅是对电价信号的反应,更是一种用户与电网之间新型互动关系的体现。在分布式能源的章节,作者不仅介绍了各类分布式发电技术,如光伏、风电、燃气轮机等,更深入探讨了它们在电网融合、运行安全以及市场化交易等方面的挑战与机遇。我特别关注了书中关于“微电网”的介绍,它被誉为分布式能源的最佳组织形式,作者详细阐述了微电网的构成、控制策略以及其在提高供电可靠性、降低损耗等方面的独特优势。而“热电冷联产(CHP)”部分,则让我看到了能源利用效率提升的另一个重要突破口。作者通过大量的图表和数据,清晰地展示了CHP技术如何通过“一机多用”,最大限度地挖掘能源的价值,减少一次能源消耗和污染物排放。我印象深刻的是,书中对CHP与分布式能源的协同应用进行了深入的分析,例如如何利用CHP系统的稳定出力来平抑可再生能源的波动性,或者如何利用分布式能源的清洁电力来驱动CHP系统的辅助设备,共同构建一个更加绿色、高效和经济的能源系统。这本书为我提供了一个全面而深入的视角,去理解和把握能源行业未来的发展趋势。
评分这本书的封面设计,尤其是那深邃的蓝色背景,给我一种沉静而专业的感受,仿佛触及了能源领域的脉络。当翻开第一页,我立刻被一种严谨的学术氛围所吸引,这让我对接下来的内容充满了期待。作者在开篇便清晰地阐述了电力需求侧管理的重要性,并且将分布式能源和热电冷联产这两个看似独立的议题巧妙地融合在一起,构建了一个宏大的叙事框架。我特别欣赏作者在理论性陈述之后,并没有止步于抽象的概念,而是迅速过渡到了实际的应用场景。书中对不同类型分布式能源的分类和特点进行了细致的介绍,例如太阳能光伏、风力发电、生物质能等等,并深入分析了它们在电网中的接入方式、技术挑战以及经济性考量。我尤其关注了作者对于“负荷聚合”的探讨,这是一种将分散的用电设备统一协调管理的技术,对于提升电网的灵活性和可靠性至关重要。书中对负荷聚合的各种实现路径,包括市场机制、技术平台和政策支持等方面,都进行了深入的剖析。同时,作者还重点介绍了热电冷联产(CHP)在提高能源利用效率方面的巨大潜力,并结合了实际案例,展示了如何在工业园区、商业建筑甚至区域供冷供热系统中应用CHP技术。我发现书中对于CHP与分布式能源的协同作用有着独到的见解,比如如何利用CHP产生的余热来支持分布式可再生能源的稳定运行,或者如何将分布式能源作为CHP系统的补充,共同构建更加智慧和高效的能源系统。整本书的论述逻辑清晰,层层递进,从宏观的政策导向到微观的技术细节,都做到了比较全面的覆盖。即使我并非能源领域的专业人士,也能从中窥见一个正在蓬勃发展的能源新时代的面貌。
评分这本书的抵达,仿佛为我打开了一扇通往能源未来世界的大门。作者以一种深邃的视角,将电力需求侧管理、分布式能源和热电冷联产这三个关键议题巧妙地编织在一起,构建了一个关于“智慧能源系统”的宏大叙事。我被书中对“需求侧管理”的全新解读所吸引,它不再是简单的节能减排,而是通过信息技术和市场机制,实现能源供需双方的动态平衡与协同优化。作者详细阐述了“智能负荷控制”、“分时电价”、“尖峰负荷削减”等策略,并通过大量的案例分析,展示了这些策略在实际应用中的巨大成效。在分布式能源领域,书中对各类可再生能源的潜力、技术瓶颈和市场前景进行了深刻的剖析。我尤其关注了作者关于“分布式发电的并网技术”和“微电网的运行管理”的论述,这部分内容对于理解未来能源格局至关重要。书中以严谨的学术态度,探讨了如何有效地将分散的能源资源整合到电网中,并实现其高效、可靠的运行。而“热电冷联产(CHP)”部分,则让我看到了能源利用效率提升的另一条重要途径。作者通过翔实的案例,生动地展示了CHP技术如何在提高能源利用率的同时,降低环境污染。我印象深刻的是,书中对于CHP与分布式能源的协同发展进行了深入的探讨,例如如何利用CHP系统来提供稳定的基载电力,同时利用分布式能源来满足高峰用电需求,或者如何利用CHP系统产生的余热来提高可再生能源的发电效率。整本书的结构清晰,论述精炼,既有宏观的理论框架,也有微观的技术细节,是一本能够引领读者深入理解能源行业发展趋势的力作。
评分这本书带给我一种前所未有的启发。我一直认为,能源的未来在于“智能化”和“高效化”,而这本书则精准地契合了我的这一认知。作者在开篇就强调了电力需求侧管理的重要性,并将其置于能源结构转型的宏观背景下进行解读。我尤其欣赏书中对“负荷预测”和“需求响应”的详细阐述,这两者是实现电力系统优化运行的关键。作者通过丰富的理论模型和实际案例,展示了如何利用大数据和人工智能技术,实现对用户用电行为的精准预测,并在此基础上制定有效的需求响应策略,从而提高电网的运行效率和稳定性。在分布式能源方面,书中对各种分布式发电技术,如光伏、风电、燃气轮机等,进行了深入的介绍,并重点探讨了它们在并网、调度和运行控制方面的技术挑战。我印象深刻的是,书中对“微电网”的论述,它被视为分布式能源整合与协调的理想平台,书中详细介绍了微电网的架构、控制策略以及其在提高能源可靠性和独立性方面的优势。而“热电冷联产(CHP)”部分,则让我看到了能源“变废为宝”的巨大潜力。作者通过大量的数据和图表,清晰地展示了CHP技术如何通过同时生产电力和热能(或冷能),显著提高能源的综合利用效率,降低一次能源消耗和温室气体排放。我特别关注了书中关于CHP与分布式能源的协同应用,例如如何利用CHP系统来平抑可再生能源的波动性,或者如何利用分布式能源的清洁电力来驱动CHP系统的辅助设备,共同构建一个更加绿色、高效和经济的能源系统。这本书的深度和广度都令我惊叹,它不仅提供了前沿的理论知识,更融合了丰富的实践经验,为我描绘了一幅未来能源发展的清晰蓝图,是一本值得反复阅读的宝藏。
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