以電定熱

以電定熱是聯產系統的一種以供電負荷的大小來確定發熱量的運行方式。“以電定熱”中的“熱”，是指各種熱負荷。以供電負荷的大小來確定發熱量，就叫“以電定熱”。也就是說，要根據供電負荷來選擇配套的鍋爐及汽輪發電機組，相當於把產生的熱作為供電的副產品，不足的熱負荷由燃氣鍋爐補充。

基本介紹

• 中文名：以電定熱
• 外文名：heat determined by power
• 領域：能源
• 專業：電氣工程
• 套用：聯供系統
• 作用：最佳化調度

“以電定熱”的流程說明

圖1為燃氣輪機頂循環發電的冷熱電聯產系統流程，系統集成原則為“以電定熱”。空氣經壓縮機壓縮後進入回熱器預熱，預熱後的氣體進入燃燒室與壓縮後的天然氣混合、燃燒，產生的高溫煙氣被送到透平膨脹做功發電，產生的餘熱經回熱器換熱後進入吸收式制冷機組用於供熱（製冷或採暖），出口的餘熱經逆流式換熱器生產生活熱水，以滿足用戶對熱能的需求，剩餘的廢熱經處理後排入大氣。該圖示是以用電需求來確定聯產系統的總熱輸出，而總熱量輸出則以經回熱裝置換熱出來的供熱輸出來表示。

“以電定熱”的電量與熱量的計算：

（1）電量輸出計算

式中：W_gt—燃氣輪機出功，kW；W_ac—空氣壓氣機耗功，kW；W_gc—天然氣壓氣機耗功，kW；c_p,g—燃氣比熱，kJ/(kg·K)；c_p—空氣比熱，kJ/(kg·K)；π—燃氣輪機壓比；γ—壓氣機壓比；T₁—空氣壓氣機進口溫度（環境溫度），K；T₂—空氣壓氣機出口溫度，K；T₃—天然氣壓氣機進口溫度，K；T₄—天然氣壓氣機出口溫度，K；T₅—燃氣輪機進口溫度，K；T₆—燃氣輪機出口溫度，K；T_2s—空氣壓氣機出口等熵溫度，K；T_6s—燃氣輪機出口等熵溫度，K；η_ac—空氣壓氣機等熵效率；η_gc—天然氣壓氣機等熵效率；η_gt—燃氣輪機等熵效率；W_n—淨功，kW；f—空燃比；k—空氣絕熱指數；k_g—燃氣絕熱指數。

（2）熱量輸出計算

式中：Q_e—熱需求，K；Δt—傳熱溫差，K；T_d—排煙溫度（120℃），K；T_c—預熱溫度，K；T_e—回熱器燃氣端出口溫度，K；η_reg—回熱效率。

從上面熱電輸出計算式可以發現，當賦予系統初始值時便可得到發電量和產熱量。如果該系統採用的是以電定熱模式運行，而建築總電量需求已經確定，則通過公式（1）、算出溫度T6，將T6代入公式（2）求得Tc後，由公式（3）算出Te，再將Te代入公式（4）可計算得出總供熱量Qe，同樣，其它參數仍可通過設備選型確定。

比較“以電定熱”與“以熱定電”

（1）基本概念

在以電定熱運行模式下，從電負荷出發，隨時跟蹤電負荷變化，把熱作為一種副產品，不足熱負荷用燃氣鍋爐補充。

在以熱定電運行模式下，從熱負荷出發，隨時跟蹤熱負荷變化，不足電負荷由公告電網供給。

（2）局限性

“以電定熱”運行方式的最大缺點是多餘的熱量會被浪費掉，不符合能源有效利用原則，特別是當電力供應相對緩和時，如果採用這種運行方式，將會要求系統減溫減壓供熱，造成大量能源浪費。另外，當系統的熱負荷不是很穩定，要求採取多發電、少供熱或者不供熱的措施時，將會大大降低聯產系統的效率。“以熱定電”運行方式的最大好處就是有效避免了熱量的浪費；此外，當電量不足時，可以方便地向電網購電。可是由於目前小型分散式電源在我國只能“併網不上網”，所以一旦電量有盈餘就會引起麻煩，多餘電量還需要合理地解決。

（3）依據熱電比選擇運行模式

當熱電比HPR =1.75時，電量輸出約等於電量需求，熱量輸出約等於熱量需求，能同時滿足熱電需求，為最佳熱電比。

隨著熱電需求比增大，燃料消耗量也相應增加，當1≤HPR<1.75時，宜採用“以熱定電”運行方式；當1.75<HPR≤2.5時，宜採用“以電定熱”運行方式。而當HPR=1.75時，兩種方式均可採用。

（4）最佳化配置方法

對於“以熱定電”，應增設蓄電池組來存儲多於電量；對於“以電定熱”，應同時增設蓄熱器和小型燃氣鍋爐兩種設備，利用蓄熱器存儲多餘熱量，利用小型燃氣鍋爐作為調峰鍋爐來應對供熱高峰。