[摘要]结合重庆市两江新区热电冷三联供建设项目，对热电冷三联供技术推广与应用进行研究。首先介绍了两江新区及两江燃机电厂的基本情况，然后对发电机选择、集中供冷方案以及燃机电厂并网方案等关键技术进行分析。最后根据技术参数确定选择M701F4型发电机组，制冷方式采用双效式溴冷机组，并建设2回燃机电厂至思源500kV线路实现并网。
关键词 天然气 热电冷三联供 发电机 并网
0 引言
随着人们对气候变暖、环境污染、能源效率以及能源供需的日益关注，实现能源、环境和经济的协调发展已成为人们共同追求的目标。而伴随着天然气的广泛应用和环保要求的不断提高，热电冷三联供将成为我国城市发展最具潜力的能源供应模式之一。
热电冷三联供（Combined Cooling Heat and Power—CCHP）又称分布式能源系统，是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制冷、供热以及发电过程一体化的多联产总能系统，具有节能环保、资源利用合理、综合效率高、经济性能好、热电冷负荷分配灵活等优点，其在世界各国的能源领域逐步具有显著地位[1-3]。迄今为止，热电冷联供系统在西方国家已得到较为广泛的应用。
目前，许多有条件的大中型城市都在积极引进三联供技术。为此，重庆市也在努力探求热电冷三联供技术在两江新区的推广与应用。本文将对两江燃机电厂做简要介绍，并从发电机选择、集中供冷方案以及燃机电厂并网方案等关键技术进行分析研究。
1 项目概况
两江燃机电厂采用整体规划、分期建设，装机采用“以冷定电”方式设计。一期规划5台F级燃气热电冷三联供机组，建成后主要为水土高新技术产业园区内的云计算产业园、生物制药企业和相关入园企业提供稳定可靠的热、电、冷能源保障。其中，所发电力除满足园区电负荷需要外，还将送入重庆电力主网参与调峰供电，以缓解重庆电力供需矛盾、优化电源结构。
2 整体方案设计
两江新区三联供项目整体方案如图1所示。
该方案以天然气为燃料，利用燃气轮机带动发电机发电，为用户提供电源；抽取部分蒸汽进入锅炉，并与燃气轮机和发电机的余热和烟气进行供热、制冷等。在有外部电源的条件下，为其补充供电；当外部电源出现故障时，可以满足重要负荷不间断供电的要求。
发电机选择、集中制冷方案以及燃机电厂并网方案是两江新区三联供系统的三个关键技术。
3 发电机选择
根据本期电厂装机机组设计以及装机容量分析，在可研阶段两江燃机电厂的装机规模初步考虑为5×（320+143）MW，供热额定工况时机组出力为5×（296+101）MW。先期开工建设的两台机组拟用三菱-东方M701F4机组[5]，其具体参数见表1。
M701F4型机组在东方-三菱在M701F3基础上，改进了压气机叶形设计，使压比提高至18，透平初温T提高到1427℃，并将压气机通流尺寸适当放大，从而提升了机组功率和效率；同时，蒸汽参数也有所上升，在节能、环保上优势明显，维护、保养方便。由此可知，选择M701F4型机组符合建设要求。
4.1 制冷方式
现有制冷方式主要包括蒸汽压缩制冷、蒸汽喷射制冷和吸收式制冷。由于吸收式制冷利用了溶液的制冷特性，不需要消耗电能、机械能以及热能，而且环保，效率更高，因此选择吸收式制冷。
吸收式制冷机的当量热力系数为： 式中， 为制冷量； 为耗热量； 为蒸汽管道输送效率； 为能量转换倍数。
由图2和表3可知，对于吸收式制冷，在 值一定的情况下，双效机组的当量热力系数显然大于单效机组的当量热力系数，其节能效果显著。
综合考虑，拟选用双效式溴冷机组。
5 燃机电厂并网方案
5.1 并网方案
根据设计方案与审核意见，燃机电厂以500kV一级电压接入系统，引出2回500kV线路接至思源500kV变电站。因此，为保证华能两江天然气冷热电三联供电厂电力送出，需要建设2回电厂至思源500kV线路，线路长度约为6.5km/回。
5.2 电气计算
两江燃机电厂至思源500kV线路充电功率约为35.4Mvar。思源变电站在两江燃机电厂投产时的无功配置方案与川渝第三通道（或者铜梁特高压至思源线路）是否建设、思源变侧是否装设高抗有关。若建设川渝第三通道，思源侧需要装设2组180Mvar高压并联电抗器；若未建设川渝第三通道，而直接建设铜梁特高压站至思源线路，则思源侧不需要装设高抗，仅将思源变低压侧电抗增加至2×2×60Mvar即可满足要求。
按照上述两种条件，针对两江燃机电厂至思源线路建成后思源变电站感性无功补偿进行计算，在计算过程中对以下4点做出说明：
（1）500kV四分裂导线每100km充电功率为118Mvar；
（2）高抗吸收无功折算到平均额定电压计算；
（4）若川渝第三通道建成，则思源测高抗补偿范围为全线，考虑思源无功平衡时容量按50%计算；若未建成，则思源测无高抗补偿。
由表4可知，在上述两种条件下，因新增三联供电厂送出线路较短，充电功率较小，电厂送出线路的增加不会增加思源变低压侧无功配置，即本次三联供电厂接入思源变电站时，思源变不需要新增无功配置。
5.3 导线截面选择
导线截面选择遵守《电力系统设计技术规程》等有关规定，电网输电能力必须满足各种正常和事故运行方式的输电要求，保证电厂满发时电力送出的需要。
5.3.1以经济电流密度计算截面积天然气冷热电三联供电厂机组年利用小时数按4500小时设计，故经济电流密度取为1.15A/mm2，厂用电暂按2.5%考虑，则天然气冷热电三联供电厂5台（320+143）MW机组需送出的容量为2257MW，功率因数取0.9，则：式中， 为输电容量； 为电网额定压；为输电功率因数； 为经济电流密度； 为导线总截面积，mm2。
当以500kV电压等级送出时，需导线面积S =2518mm2。故从经济电流密度考虑，当天然气冷热电三联供电厂以500kV电压等级送出时，送出线路的总导线截面应大于2518 mm2，即选择两回导线截面不小于4×400mm2的线路均可。
5.3.2选择标准截面积和长期允许载流容量校核
参见表5可知，在允许温度80℃的条件下，截面为4×400mm2、4×500mm2、4×630mm2的导线最大极限输送功率分别为2390、2730、3160MW，都可以满足“N-1”方式下将天然气冷热电三联供电厂电力全部送出的要求，同时电厂在该厂址已无扩建的可能，因此天然气冷热电三联供电厂送出导线截面选择为4×400mm2，并按最高温度80℃设计。
6 结束语
通过上述分析，初步得到以下结论：
（1）选用M701F4型机组不仅在容量上满足建设要求，而且性能优越，在环保、节能等方面经济效益好，维修、保养方便。
（2）在集中制冷方案上选用双效式溴冷机组，不仅热效率高，有较高的当量热力系数，而且在节能、环保上优势显著。
（3）电厂接入/送出方案选择以500kV一级电压接入系统，建设2回燃机电厂至思源500kV线路，线路长度约6.5km/回。电厂送出导线截面选择4×400mm2，并按最高温度80℃设计。
天然气热电冷三联供项目的投资回收期相对较长，如何有效缩短投资回收期，以更好地推广三联供技术是下一步研究的方向。重庆市也应该以两江新区三联供项目作为跳板，积极发展三联供项目在重庆市区的应用，以缓解目前重庆市在能源供应中存在的矛盾。
