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1、区域供热能源“4E”评价模型及应用“十二五”国家科技支撑“城镇供热系统能效提升关键技术与示范” （ 2012BAJ04B01）倪 龙哈尔滨工业大学2016年第二十届全国暖通空调制冷学术年会 海口2016/11/11引言“4E”评价体系区域供热能源转换设备4E模型目 录应用分析小结哈尔滨工业大学倪龙1 引言能源种类及提取方法煤炭柴油汽油 液化石油 气乙醇 天然气可再生能源*数据根据不同能源主要成分的化学分子 式分析哈尔滨工业大学倪龙1 引言评价体系的变迁1E经济经济2E能源-经经 济济2E能源-环环 境3E能源-经经 济济-环环境？1970s石油危 机之前1970s-1980s石 油危机 EFO
2、M、 MARKAL 经济增长，能 源安全1980s-1990s EFOM的子模 块 ENV 石油危机趋于 缓解，全球变 暖1990s- 3Es-Mode、 MESSAGE 彼此相互作 用的整体污染物的环 境价值 清洁发展机 制CDM 碳汇市场哈尔滨工业大学倪龙2“4E”评价体系指标体系能源 Energy经济经济 Economic环环境 Environment全局经济经济 Entirety Economic哈尔滨工业大学倪龙2“4E”评价体系能源效率理论算法指标意义哈尔滨工业大学倪龙2“4E”评价体系经济指标外贸货物非外贸货物土地（影子）价格、（影子）工资设备购置 安装调试 建筑工程费 资源配套
3、费 土地费燃料费 水费 电费 材料费 折旧费 大修理费 工资福利费 其他费用（影子）价格哈尔滨工业大学倪龙2“4E”评价体系环境指标时间分布空间分布 污染源强增量分析思路方法意义落地浓度 供暖期平均浓度 小时最大浓度 人口加权浓度 污染综合指数API危害程度哈尔滨工业大学倪龙2“4E”评价体系全局经济指标影子 价格初投资运行费用污染物环境价值CERs收益能源补贴全局费用年值全局增量投资回收期+-哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型系统分类（1）锅炉系统（2） 热电联产系统（3） 冷源损失回收系统（4）热泵系统（5）直接供热系统哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型锅炉
4、燃料Bqdw 电能 EL供热QglgdEL哈尔滨工业大学倪龙能源利用效率能源转换效率一次能源效率热力学第一定律热力学第二定律燃煤锅炉能效指标哈尔滨工业大学倪龙费用年值设备购置 安装调试 建筑工程费 资源配套费 土地费燃煤锅炉经济指标燃料费水费电费材料费Cr4=1.2Cr2基本折旧费维修、管理费Cr7=0.025C工资福利费用其他费用Cr8=1.1Qn106哈尔滨工业大学倪龙燃煤（kg/t） （锅炉）燃气 （kg/立米）燃煤（kg/t） （热电）生物质 （kg/t） CO21898.881.971731.00965.82 CO1.360.000630.23151.73 CnHm0.4500.09
5、16.77 NOX9.080.00629.080.67 SO2140.00063140.48各污染物排放因子燃煤锅炉环境指标强度指标空间分布时间平均哈尔滨工业大学倪龙污染物环境价值CERs收益全局费用年值+-燃煤锅炉全局经济指标哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型热电联产供热量Q汽轮发电机组的功率能量平衡背压机组热电联产哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型热电联产B=10Pnbp+ Qnbh10-6 能量平衡系统发电燃料消耗抽凝热电联产哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型热电联产平衡关系发电量Qn=Bnhqdw燃气发动机热电联产哈尔滨工业大学倪龙3 区
6、域供热能源转换设备4E模型热电联产余热锅炉循环平衡发动机循环平衡参数机型 T130H25H80LM6000SGT-8006F 燃气轮机出力/MW153298464777 发电热效率/%35.234.836.540.937.535.5 排烟温度/496564538452544598 排烟量/(th-1)179.3352.81040.4474473.4761.6燃料消耗燃气发动机热电联产哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型热电联产能量平衡供热量汽轮发电机组的功率发电量P=P1+P2燃气蒸汽联合循环哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型热电联产能源利用率一次能源利用率能源转
7、换效率哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型冷源损失回收原有的机组蒸汽量D0，机组抽汽量Dh，发电量P0，凝汽器加 热量为Q1，抽汽加热量为Q2，热源侧对热网的加热量平衡低真空运行时，机组发电量P2热网侧能量平衡Q=Q1+Q2为实现供热量Q而减少的发电量为P= P0- P2低真空运行哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型冷源损失回收热泵系统提供热量为Q1，抽汽加热量为Q2， 热网侧能量平衡Q=Q1+Q2热源侧对热网的加热量平衡锅炉能量平衡分析联立汽轮机驱动压缩式热泵站抽气驱动吸收式热泵站哈尔滨工业大学倪龙3 区域供热能源转换设备4E模型热泵系统热泵压缩机耗电量进口水温对
8、机组COP影响能源利用率能源转换效率能源转换效率机组容量哈尔滨工业大学倪龙鸡西锅炉房热电联产低品位能源可再生能源燃煤锅炉天然气锅炉燃煤热电联产吸收式回收热电厂热泵回收工业余热生物质直燃A AB BC CD DE EF F4 应用分析项目参数哈尔滨工业大学倪龙“4E”指标分析能效哈尔滨工业大学倪龙“4E”指标分析环境单位面积CO单位面积CnHm单位面积SO2单位面积NOx单位：g/( am2 )哈尔滨工业大学倪龙“4E”指标分析经济单位：元/( am2 )哈尔滨工业大学倪龙“4E”指标分析全局经济指标单位：元/( am2 )单位：g/( am2 )CO2排放指标1.654.13哈尔滨工业大学倪龙
9、方案分析AERMOD模拟R2：650MWR3：150R1：280G2：125G1:500鸡冠区+城子河区：144+181平方公里，53+15万人哈尔滨工业大学倪龙方案分析AERMOD模拟：最大日SO2现状浓度现状人口加权浓度4:1 151g/m3 1:4 1254:1 1:4API4:1 120 1:4 89哈尔滨工业大学倪龙方案组合分析目标函数约束指标燃气锅炉基础方案E11E12k1k2E13生物质锅炉 燃煤锅炉线性规划经济性 全局经济性哈尔滨工业大学倪龙方案组合分析经济指标分析0.820.48哈尔滨工业大学倪龙方案组合分析全局经济指标28.0431.020.270.380.54碳交易下限碳交易上限哈尔滨工业大学倪龙5 小结指标体系系统性强、设备转换模型全面;继2E、3E模型后，完善、细化、增加部分指标，提出4E;评价思路基于客观数据，最大限度减少人为主观干扰;在评价模型基础上，融合线性优化方法;谢谢!
